滾珠絲杠用高剛度固定支承牽拉機構的創新設計

孫春霞

(常州機電職業技術學院，江蘇 常州 213164)

滾珠絲杠用高剛度固定支承牽拉機構的創新設計

孫春霞

(常州機電職業技術學院，江蘇 常州 213164)

在高精度大型、重型數控機床上，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力，補償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導程不變，從而保證機床精度穩定性。

固定支承；牽拉機構；軸承；補償

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，直接影響機床的定位精度、重復定位精度。沒有牽拉預緊只有高剛度固定支承的滾珠絲杠，導程隨溫度變化敏感，精度穩定性差。

1 高剛度固定支承牽拉機構

高精度數控機床、特別是高精度大型、重型數控機床的滾珠絲杠，需要一種高剛度固定支承、牽拉補償滾珠絲杠熱變形的機構，來提高其穩定性。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構工作原理示意圖。圖中絲杠的上半部分、下半部分位置不同，分別表示機構間隙補償前、間隙補償后的情況。

本機構用推力軸承+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，依次推緊右側支承套、右側推力軸承、軸承套8、左側推力軸承2、左側支承套1、套11，頂死在滾珠絲杠10的軸階上，給兩個推力軸承適當預緊。

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。

兩側布置的兩只推力軸承的固定圈，緊貼軸承套8內安裝通孔的孔口端面，傳遞雙向軸向力，兩個推力軸承的轉動圈分別由兩只相同的支撐套、傳動鍵4與滾珠絲杠10一起轉動。

擰緊牽拉套5上的螺釘拉動軸承套8，直至完全消除與牽拉套8間預留的間隙，即補償量C，給滾珠絲杠10施加拉應力，補償絲杠熱變形。

改變調整墊7的厚度H即可改變施加于滾珠絲杠的拉應力大小，保證機床精度穩定性。

軸承座、軸承套上開有間隙潤滑油道，軸承與外界用回轉密封圈防塵，能有效延長壽命。

3 行程補償量的調整

滾珠絲杠副本身制造的幾何誤差、絲杠副在傳動過程中的磨損以及絲杠副工作時溫度升高產生的軸隙，都會影響滾珠絲杠副的傳動精度和定位精度，因此，在高精度數控機床上，常采用行程補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為行程補償量；H為調整墊7的厚度；L1、L2為牽拉套5的軸向長度；L3為鎖緊螺母6給兩個推力軸承預緊后，軸承套8右側端面到軸承座9右側端面的軸向距離。

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可根據機床設計要求，按設計手冊進行相關計算獲得；L3也可在安裝中測得實際尺寸。

由式(1)知，通過改變牽拉套5的軸向長度L1、L2及調整墊7的厚度H，可簡單方便地調整行程補償量。一般L1、L2固定不變，僅調整H，即可調整行程補償量C。

4 結語

文中軸向和徑向高剛度固定支承牽拉機構，通過創新推力軸承+向心軸承+推力軸承組合設計結構，給滾珠絲杠施加拉應力，補償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導程不變，從而保證機床精度穩定性。該機構已獲得發明專利(CN1034234018)。

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(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)

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