彈簧架式絲杠撓度補償結(jié)構(gòu)

劉忠勇

（齊齊哈爾二機床集團秦皇島齊燕數(shù)控機床有限公司，河北秦皇島066000）

1 引言

大型工作臺移動設備如大型龍門銑、大型專機（雙面輥軋銑）等設備，經(jīng)常會用到長距離絲杠（如8m以上的），這種情況下絲杠的撓度補償對于整體設備的精度影響就不容忽視，而傳統(tǒng)的液壓缸直接進行支撐的方法安裝難度較大，容易對設備精度帶來干擾，為此我們對傳統(tǒng)支撐方式進行一定的改進，進而達到對精度影響減小、降低裝配難度的目的。

2 傳統(tǒng)液壓缸直接支撐的弊端分析

圖1 傳統(tǒng)的絲杠撓度補償結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的絲杠撓度補償系統(tǒng)多數(shù)是通過液壓缸帶動杠桿機構(gòu)對絲杠進行直接支撐的形式來進行補償（如圖1），這樣的設計手段可以達到補償?shù)男Ч?，但是在安裝與加工的過程中增加了很多的成本與難度，比如油缸行程的精確設定以及安裝的精確定位。同時安裝后精度不容易檢測，假設安裝精度略微差一些,而且當補償系統(tǒng)與絲杠同時工作的情況下,長時間后會對絲杠造成一定量的磨損從而影響設備精度。為了支撐絲杠且不增加阻力，通常選擇軸承支撐輪，而軸承鋼的硬度一般要大于絲杠用鋼，這樣在安裝有誤差的情況下（如兩個支撐軸承的軸線與絲杠軸線不平行），兩者接觸不平穩(wěn)，就會出現(xiàn)研磨現(xiàn)象，導致絲杠受損從而影響設備精度。另外，如果油缸壓力及行程不易控制，壓力或行程過大都可能導致將絲杠向上拱起或者將軸承壓研，都將會嚴重影響設備精度。

3 彈簧架支撐的結(jié)構(gòu)方式

整體結(jié)構(gòu)的變化不大，動作方式也不需要改變，仍由油缸帶動杠桿來支撐絲杠和躲避工作臺移動時的絲母座，主要對杠桿的絲杠支撐端進行了改動（圖2），將原有的一體化結(jié)構(gòu)分解成為：軸承架1、銷軸2、支撐桿3、彈簧4、傳動杠桿5共五部分（圖3），支撐絲杠的軸承安裝方法不變，具體方法為：（1）前期對絲杠進行有限元分析，找到精確支撐點及變形量大小，通過計算得出所需彈簧的規(guī)格；（2）將軸承架1與支撐桿3用銷軸2進行連接并采用間隙配合，這樣軸承架1就有了一個以銷軸為圓心擺動的自由度,可以用于解決安裝時支撐架1中心與絲杠中心線不在同一垂直平面的問題。而且改用彈簧結(jié)構(gòu)進行支撐，依靠彈簧自身具有伸縮彈性的特征，在進行撓度補償?shù)臅r候，可以使支撐輪與絲杠更好地接觸，達到減小絲杠變形量、增加運動穩(wěn)定性的目的，還可以一定程度上減小支撐軸承與絲杠中心線不共線帶來的磨損；（3）支撐桿與穿過傳動杠桿可采用較大間隙，并保持上下滑動的運動關系，中間加上彈簧來限制支撐桿的移動，這樣在受力較大的情況下，整個軸承架部分相對于傳動杠桿就有了可以上下移動的自由度，充分利用彈簧的可壓縮特性，避免因油缸壓力偏大使支撐輪與絲杠接觸過緊而與絲杠之間發(fā)生研磨的現(xiàn)象。同時在安裝的時候即使油缸行程略大也不會影響使用，一定程度上降低了安裝難度；（4）彈簧4卡在軸承架1與傳動杠桿前端開的凹槽中（凹槽可以設計略深一些），這樣在整個運動過程中無論軸承架1向哪個方向擺動或者支撐桿3的上下位移都不會使得彈簧變位，更好地達到預期的效果。

圖2 彈簧架支撐的結(jié)構(gòu)方式

圖3 具體結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

機械逐漸大型化的今天，長距離絲杠的撓度補償已經(jīng)是不容忽視的問題，而傳統(tǒng)的液壓缸直接支撐的方法太過于費力、費時，又不一定能夠達到預期的效果，而采用彈簧架式的結(jié)構(gòu)來進行撓度補償，在裝配結(jié)構(gòu)過程中可以省去大量的精度定位，同時能保證撓度補償?shù)男Ч?，還可以減小系統(tǒng)的磨損，有效地降低了成本。