精密数控机床丝杠固定--半固定支撑结构的制作方法

专利名称：精密数控机床丝杠固定--半固定支撑结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种精密数控机床的丝杠传动结构，用于小切削量的精密数控机 床，属于机电一体化领域。
背景技术：
滚珠丝杠螺母传动是数控机床最常用的一种传动方式，具有以下优点(1)摩 擦小，效率高。同时逆传动的效率接近于正传动效率，可以比较容易地把直线运动转换 为旋转运动。(2)由于是滚动摩擦，动静摩擦系数相差极小，无论是静止还是高低速时， 摩擦扭矩几乎不变，因而灵敏度高，传动平稳。(3)磨损少，寿命长。滚珠丝杠副中的主 要零件均经热处理，并有很高的表面粗糙度，同时滚动摩擦的磨损很少，因而具有良好 的耐磨性。(4)可消除轴向间隙，提高轴向刚度。通过预紧的方式可以完全消除间隙， 使反向时无空行程，且可通过预紧给予一定的预变形来提高轴向刚度。随着数控机床精度要求的提高，数控机床厂家经常采用的方式是对丝杠的支承 采用两端全固定加预拉伸的方式来进行。这样可以减小或消除因丝杠自重而产生的弯曲 变形；在对两端轴承进行预紧的情况下，可以提高丝杠的拉伸压缩刚度；同时可以保证 在不超过预拉伸量所对应的温升情况下，丝杠不会因温升而伸长。但是，这种方式也存在着一定的缺点和局限性。主要表现在当温度的变化超 过设计及制造控制的预拉伸量所对应的温升时，由于两端均进行了固定，因此其丝杠必 然在工作区域的螺纹部分产生弯曲，从而影响加工精度。因此对于高精度的数控机床， 急需一种新的结构形式来克服这一缺点，满足高精数控机床的要求。

实用新型内容本实用新型提供了一种精密数控机床丝杠固定-半固定支撑结构，用于实现丝 杠预拉伸和防止热变形。包括置于固定端支承座的第一轴承组，置于半固定端支承座的 第二轴承组，丝杠装在第一轴承组和第二轴承组中；第一轴承组外环固定在固定端支承 座内，第一轴承组内环固定在丝杠上；第二轴承组外环半固定在半固定端支承座内，第 二轴承组内环固定在丝杠上。所述第一轴承组为内外环全固定形式，外环由第一外法兰固定在固定端支承座 内，内环由第一内螺母通过第一内隔套固定在丝杠上；所述第二轴承组为内环固定外环半固定形式，外环由第二内螺母通过第二内隔 套半固定在半固定端支承座内，内环由第二内螺母通过第二内隔套，第三内螺母通过第 三隔套固定在丝杠上。所述第一轴承组和第二轴承组为组合使用的丝杠专用角接触球轴承。通过以上描述可知，本实用新型的优点在于即使温度的变化超过设计及制造 控制的预拉伸量所对应的温升，丝杠也不会在工作区域的螺纹部分产生弯曲。这样就可 以保证高的定位精度的实现。
图1 :丝杠固定-半固定支撑结构图具体实施方式
如图1所示，本固定-半固定结构的构成为第一外法兰1、第一内螺母2、第一 内隔套3、固定端支承座14、丝杠5、第二内螺母10、第二内隔套9、第三内螺母13、第 三内隔套7、半固定端支承座12十个部分组成。相关部分为第一轴承组4、第二轴承组 8、第二外法兰11、丝杠螺母6。其具体实施方法为第一轴承组4的外环由第一外法兰1、固定端支承座14固 定，内环由第一内螺母2通过第一内隔套3、丝杠5左端面全部顶住；半固定端支承轴承 的内环由第二内螺母10通过第二内隔套9、第三内螺母13通过第三内隔套7固定，外环 的内侧由半固定端支承座12固定，而外圈的外侧为自由形式，第二外法兰11可进行密 封。设计时，按T°C的温升设计丝杠的预拉伸量，第二轴承组8外侧为自由端，通过 调整第二内螺母10、第二内隔套9来实现设计的预拉伸量，调整完毕后，通过第三内螺 母13和第三内隔套7来固定第二轴承组8内环。当丝杠温升<T°C时，可实现丝杠支承 为两端固定，提高支承的刚度。当超过此设定温升的时候，则半固定端转化为支承端， 可以保证丝杠实现热伸长。这样可以避免在温度升高的情况下，全固定时可能产生的丝 杠在螺纹部分的变形量，从而避免热伸长对定位精度的影响，实现高精度。
权利要求1.一种精密数控机床丝杠固定一半固定支撑结构，其特征为包括置于固定端支承 座的第一轴承组，置于半固定端支承座的第二轴承组，丝杠装在第一轴承组和第二轴承 组中；第一轴承组外环固定在固定端支承座内，第一轴承组内环固定在丝杠上；第二轴 承组外环半固定在半固定端支承座内，第二轴承组内环固定在丝杠上。
2.根据权利要求1所述的精密数控机床丝杠固定一半固定支撑结构，其特征在于 所述第一轴承组为内外环全固定形式，外环由第一外法兰固定在固定端支承座内，内环 由第一内螺母通过第一内隔套固定在丝杠上；
3.根据权利要求1所述的精密数控机床丝杠固定一半固定支撑结构，其特征在于 所述第二轴承组为内环固定外环半固定形式，外环由第二内螺母通过第二内隔套半固定 在半固定端支承座内，内环由第二内螺母通过第二内隔套，第三内螺母通过第三隔套固 定在丝杠上。
4.根据权利要求1所述的精密数控机床丝杠固定一半固定支撑结构，其特征在于 所述第一轴承组和第二轴承组为组合使用的丝杠专用角接触球轴承。
专利摘要本实用新型为一种丝杠固定-半固定支撑结构，用于实现丝杠预拉伸和防止热变性。包括置于固定端支承座的第一轴承组，置于半固定端支承座的第二轴承组，丝杠装在第一轴承组和第二轴承组中；第一轴承组外环固定在固定端支承座内，第一轴承组内环固定在丝杠上；第二轴承组外环半固定在半固定端支承座内，第二轴承组内环固定在丝杠上。
文档编号B23Q5/40GK201792243SQ201020522760
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者刘炳业, 常文芬, 王春光, 祝英平, 聂应新 申请人:北京工研精机股份有限公司