一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构的制作方法

本发明涉及螺旋进给技术领域，特别涉及一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构。

背景技术：

在工程应用中，往往需要最简单的方案实现复杂的复合运动，其中，螺旋进给运动，即同时旋转与轴向进给便是其中的一种。现有技术往往会采用主轴旋转和线性模组串联的方式，通过电子齿轮的方式控制主轴运动电机以及线性模组运动电机实现螺旋进给运动，但是会造成过大的径向尺寸；同时，要实现高精度的螺旋进给轨迹，必须要从主轴旋转和线性模组两方面同时提高，难度较大。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构，可以实现主轴的同时旋转和轴向进给，且可通过双电机的转速分配实现旋转速度和轴向进给速度的调整。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构，包括螺旋进给机构8，螺旋进给机构8包括丝杠8-1，丝杠8-1输入段通过第一轴承组8-3安装在内主轴8-5，内主轴8-5一端固定安装在轴承座底座5之上，内主轴8-5另一端外侧通过第二轴承组8-9安装在外主轴8-8内，外主轴8-8右端端面安装有拨叉组8-11，拨叉组8-11右端与进给主轴8-13小间隙配合，进给主轴8-13与基座12小间隙配合，进给主轴8-13内圈与丝杠8-1上的丝杠螺母8-12固定连接；

所述的丝杠8-1与第一电机1主轴同轴固定连接；

所述的外主轴8-8安装有大带轮10，大带轮10与小带轮11通过同步带9连接，小带轮11与第二电机6主轴同轴固定连接；

通过第一电机1和第二电机6分别驱动的螺旋进给机构8的内主轴8-5和外主轴8-8的差动旋转，实现进给主轴8-13的螺旋进给。

所述的丝杠8-1通过联轴器3与第一电机1主轴连接。

所述的第一电机1固定安装于第一电机座2上，第一电机座2固定安装于基座12上。

所述的第二电机6固定安装在第二电机座7上，第二电机座7固定安装在基座12上。

所述的大带轮10被大圆螺母8-7锁紧在外主轴8-8上。

所述的丝杠8-1为滚珠丝杠、滑动丝杠，或者其它将旋转运动转化为直线运动的机构。

本发明的有益效果：

本发明通过第一个电机驱动丝杠旋转，另一个电机驱动丝杠螺母旋转，丝杠螺母与进给主轴固定连接，通过间接改变丝杠和丝杠螺母之间的转速差实现进给主轴旋转同时实现螺旋进给的复合运动，简单有效。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明单轴螺旋进给机构半剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

参照图1、图2，一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构，包括螺旋进给机构8，螺旋进给机构8包括丝杠8-1，丝杠8-1输入段通过第一轴承组8-3安装在内主轴8-5，第一轴承组8-3一对轴承被间隔套筒8-4隔开，通过第一端盖8-2轴向锁紧定位，保证丝杠8-1能够绕内主轴8-5的轴心线旋转，内主轴8-5一端固定安装在轴承座底座5之上，并通过上部轴承座4压紧；内主轴8-5另一端外侧通过第二轴承组8-9安装在外主轴8-8内，第二轴承组8-9轴向通过小圆螺母8-10进行锁紧定位，保证外主轴8-8能够绕内主轴8-5的轴心线旋转；外主轴8-8右端端面通过螺钉安装有拨叉组8-11，拨叉组8-11右端与进给主轴8-13小间隙配合，保证进给主轴8-13可以在拨叉组8-11的拨动下以相同的角速度旋转，同时又可以沿着拨叉组8-11轴向方向滑动；进给主轴8-13外圈与基座12内圈小间隙配合，进给主轴8-13内圈与丝杠8-1上的丝杠螺母8-12固定连接，保证进给主轴8-13能够在丝杠螺母8-12驱动下运动；

所述的丝杠8-1通过联轴器3与第一电机1主轴同轴固定连接，第一电机1通过螺钉固定安装于第一电机座2上，第一电机座2通过螺钉固定安装于基座12上，保证第一电机1驱动丝杠8-1作回转运动，实现丝杠螺母8-12的旋转轴、轴向移动或者两者的复合运动；

所述的外主轴8-8安装有大带轮10，大带轮10被大圆螺母8-7锁紧在外主轴8-8上，保证外主轴8-8与大带轮10同步旋转；大带轮10与小带轮11通过同步带9连接，小带轮11与第二电机6主轴同轴固定连接，第二电机6通过螺钉固定安装在第二电机座7上，第二电机座7通过螺钉固定安装在基座12上，保证第二电机6能够驱动外主轴8-8作回转运动；

通过第一电机1和第二电机6分别驱动的螺旋进给机构8的内主轴8-5和外主轴8-8的差动旋转，实现进给主轴8-13的螺旋进给。

所述的丝杠8-1为滚珠丝杠、滑动丝杠，或者其它将旋转运动转化为直线运动的机构。

本发明的工作原理为：

假设第一电机1的转速为n1，方向为逆时针、第二电机6的转速为n2，方向为逆时针，大带轮10的节圆直径为d，小带轮11的节圆直径为d，丝杠8-1的导程为p、右旋，各参数均采用国际标准单位，可以得到：

丝杠8-1的转速为：

ns＝n1

丝杠螺母8-12的转速(即进给主轴8-13的转速)为：

nl＝n2×d/d

由于进给主轴8-13的轴向速度取决于丝杠8-1的转速、丝杠螺母8-12的转速以及丝杠的导程p，可获得：

v＝(n2×d/d-n1)/60×p/1000

由上式可以得到以下结论：

当n2×d/d＝n1时，进给主轴8-13逆时针旋转，不轴向进给；

当n2×d/d>n1时，进给主轴8-13逆时针旋转，轴向正向进给；

当n2×d/d<n1时，进给主轴8-13逆时针旋转，轴向负向进给；

当丝杠8-1的旋向为左旋时，进给主轴8-13轴向进给方向与上述描述相反。

技术特征：

技术总结
一种基于差动原理的单轴螺旋进给机构，包括螺旋进给机构，螺旋进给机构包括丝杠，丝杠输入段通过第一轴承组安装在内主轴，内主轴通过第二轴承组安装在外主轴内，外主轴端面安装有拨叉组，拨叉组与进给主轴小间隙配合，进给主轴内圈与丝杠上的丝杠螺母固定连接；丝杠与第一电机主轴同轴固定连接，外主轴安装有大带轮，大带轮与小带轮通过同步带连接，小带轮与第二电机主轴同轴固定连接；通过第一电机和第二电机分别驱动的内主轴和外主轴的差动旋转，实现进给主轴的螺旋进给，且可通过双电机的转速分配实现旋转速度和轴向进给速度的调整，简单有效。

技术研发人员：李海涛;药浩宇;孙建功;杨新龙;张彩丽;杨勇强;李夏霜;袁伟;张刚
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2019.01.21
技术公布日：2019.05.31