摘要：隨著滾珠絲杠日益廣泛的在機床及自動化設備中的應用，絲杠在使用中暴露的故障也越來越頻繁。對于部分用戶來說，滾珠絲杠還是一個比較新的產品，很多故障和事故都是因為對絲杠不夠了解而產生的。本文以實際案例為基礎，對絲杠斷軸的現象進行描述，對斷裂的原因進行分析，給出整改意見，解決問題。
關鍵詞：滾珠絲杠、交變應力、疲勞失效、平行度、伺服電機。
一、基本信息：
1、 絲杠型號：R40-5T3-FSI-460-616.5-0.05品牌：HIWIN。
2、 安裝位置：垂直提升負載。
3、 運行速度：200mm/s。
4、 負載重量：260kg。
5、 導向系統：HIWIN直線導軌導向。
二、故障現象：
機構使用不到1個月，絲杠從軸承的根部斷裂。
三、客戶訴求：提供斷面照片。客戶懷疑是絲杠加工過程中有應力集中。導致絲杠短時間斷裂，要求我們更換。
四、故障分析：
斷面情況如圖：
觀察絲杠，斷面分成兩個區域，外側圓環區域斷面光滑，中心小圓區域斷面粗糙，粗糙區呈顆粒狀。這是因為裂紋存在一個產生和擴展過程，裂紋的外圈在交變載荷作用下，時而壓緊時而分開，多次反復循環（絲杠每旋轉一圈就完成一次循環），這就形成斷面的光滑區。而斷口的顆粒狀粗糙區則是突然斷裂形成的。材料力學上將這種損壞定義為疲勞失效。
疲勞失效是構件在名義應力低于強度極限，甚至低于屈服極限的情況下，突然發生斷裂。
疲勞失效產生的更根本原因是交變應力的存在，要避免疲勞失效就需要消除交變應力。絲杠使用過程中產生交變應力的直接原因是絲杠軸承座的圓心和絲杠螺帽座的圓心不同心。軸承座和螺帽座的鋼性越高，偏心距離越大則交變應力越大。
五、解決辦法：
由成都海科工控設備，預先免費提供一根絲杠，到客戶現場進行更換安裝。
在安裝工程如下：
1、 第一步，將絲杠軸肩和絲杠固定側（電機側）軸承安裝好。索引軸向固定螺母。
2、 將負載的螺母安裝座孔和螺帽外圓柱配合，在安裝過程中，發螺帽圓柱和螺帽座明顯的存在偏心，偏心度達到1.5mm左右。
3、 強行將螺帽裝入螺母座，將絲杠遠端支撐端的軸承座松開，試運行絲杠，發現支撐座的軸承座明顯的周期性擺動。這是絲杠同心度不好的明顯判定依據。
4、 觀察伺服電機的負載率，隨著螺帽運行接近絲杠固定側支撐座，則伺服電機的負載率明顯增加，這也是絲杠同心度不好的判定依據。
5、 綜上，請客戶調整螺母座的安裝位置，保證絲杠的同心度，在重復3、4步操作支撐座的晃動小消失，電機負載率增加的現象消失。
6、 雙方認可后絲杠繼續使用，超過3個月，（此前絲杠1個月斷裂）。客戶認可海科公司的判斷，絲杠斷裂是安裝的問題，不是加工質量的問題。客戶對新絲杠做采購處理。
7、 后續觀察絲杠持續使用至今2年無損壞。
成都海科技術部
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