滾珠絲杠用高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

孫春霞

(常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164)

滾珠絲杠用高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

孫春霞

(常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164)

在高精度大型、重型數(shù)控機(jī)床上，用推力軸承+向心軸承+推力軸承組合，固定支承牽拉滾珠絲杠，給滾珠絲杠施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導(dǎo)程不變，從而保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。

固定支承；牽拉機(jī)構(gòu)；軸承；補(bǔ)償

滾珠絲杠常用向心軸承、推力軸承固定支承，支承寬度小、剛度低、抗振性差，直接影響機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度。沒(méi)有牽拉預(yù)緊只有高剛度固定支承的滾珠絲杠，導(dǎo)程隨溫度變化敏感，精度穩(wěn)定性差。

1 高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)

高精度數(shù)控機(jī)床、特別是高精度大型、重型數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠，需要一種高剛度固定支承、牽拉補(bǔ)償滾珠絲杠熱變形的機(jī)構(gòu)，來(lái)提高其穩(wěn)定性。如圖1所示。

2 工作原理

圖1所示為高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)工作原理示意圖。圖中絲杠的上半部分、下半部分位置不同，分別表示機(jī)構(gòu)間隙補(bǔ)償前、間隙補(bǔ)償后的情況。

本機(jī)構(gòu)用推力軸承+向心軸承+推力軸承組合固定支承牽拉滾珠絲杠。

鎖緊螺母6，依次推緊右側(cè)支承套、右側(cè)推力軸承、軸承套8、左側(cè)推力軸承2、左側(cè)支承套1、套11，頂死在滾珠絲杠10的軸階上，給兩個(gè)推力軸承適當(dāng)預(yù)緊。

向心軸承3居中將徑向力傳遞到軸承套8、軸承座9，其寬度略小于軸承套8上的安裝通孔深度。

兩側(cè)布置的兩只推力軸承的固定圈，緊貼軸承套8內(nèi)安裝通孔的孔口端面，傳遞雙向軸向力，兩個(gè)推力軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)圈分別由兩只相同的支撐套、傳動(dòng)鍵4與滾珠絲杠10一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

擰緊牽拉套5上的螺釘拉動(dòng)軸承套8，直至完全消除與牽拉套8間預(yù)留的間隙，即補(bǔ)償量C，給滾珠絲杠10施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形。

改變調(diào)整墊7的厚度H即可改變施加于滾珠絲杠的拉應(yīng)力大小，保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。

軸承座、軸承套上開(kāi)有間隙潤(rùn)滑油道，軸承與外界用回轉(zhuǎn)密封圈防塵，能有效延長(zhǎng)壽命。

3 行程補(bǔ)償量的調(diào)整

滾珠絲杠副本身制造的幾何誤差、絲杠副在傳動(dòng)過(guò)程中的磨損以及絲杠副工作時(shí)溫度升高產(chǎn)生的軸隙，都會(huì)影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和定位精度，因此，在高精度數(shù)控機(jī)床上，常采用行程補(bǔ)償量的方式消除絲杠、滾珠、螺母間的間隙，提高滾珠絲杠的剛度。

在圖1中，C為行程補(bǔ)償量；H為調(diào)整墊7的厚度；L1、L2為牽拉套5的軸向長(zhǎng)度；L3為鎖緊螺母6給兩個(gè)推力軸承預(yù)緊后，軸承套8右側(cè)端面到軸承座9右側(cè)端面的軸向距離。

從圖1中可知：

L2-L1=L3+H-C

則

H=L2-L1-L3+C

(1)

L3=L-L4-L5-L6-L7

(2)

式中：C可根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求，按設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算獲得；L3也可在安裝中測(cè)得實(shí)際尺寸。

由式(1)知，通過(guò)改變牽拉套5的軸向長(zhǎng)度L1、L2及調(diào)整墊7的厚度H，可簡(jiǎn)單方便地調(diào)整行程補(bǔ)償量。一般L1、L2固定不變，僅調(diào)整H，即可調(diào)整行程補(bǔ)償量C。

4 結(jié)語(yǔ)

文中軸向和徑向高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)，通過(guò)創(chuàng)新推力軸承+向心軸承+推力軸承組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，給滾珠絲杠施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導(dǎo)程不變，從而保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。該機(jī)構(gòu)已獲得發(fā)明專利(CN1034234018)。

[1] 王起龍.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]周志紅，文懷興，楊東生.滾珠絲桿安裝方式的研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2007,29(6)：68-69.

[4]伍利群，楊益梅.滾珠絲桿螺母副的調(diào)節(jié)安裝和防護(hù)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006,19(6):64-65.

[5]董香龍.滾珠絲杠螺母副結(jié)合面動(dòng)態(tài)特性參數(shù)識(shí)別與試驗(yàn)研究[D]. 南京：南京理工大學(xué)，2014.

(編輯 譚弘穎)

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Innovative design of fixed support draw-off mechanism used for high stiffness ball screw

SUN Chunxia

(Changzhou Institute of Mechatronic Technology, Changzhou 213164,CHN)

On high presion large,heavy numerical control machine tool, thrust bearing and radial bearing and thrust bearing combination is used to fix support and draw-off ball screw, apply tensile stress on ball screw, compensate thermal deformation of ball screw, maintain lead, then the precision stability of machine tool is assured.

fixed support; draw-off mechanism; bearing; compensation

TH122

A

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.09.027

2016-04-05)

160932