一种基于差动原理的双轴螺旋同步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双轴螺旋同步进给机构。

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。现有方法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。要想实现两个主轴的同步螺旋进给运动，往往也只是机械的串联，一方面浪费资源，同时给控制算法也造成较大不便。

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双轴螺旋同步进给机构，通过改变双电机的转速实现双主轴的同步旋转与轴向进给，且可通过双电机的转速分配实现双主轴同步旋转速度和轴向进给速度的调整，方案简单有效。

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双轴螺旋同步进给机构，包括同步进给组和与之连接的第一驱动组、第二驱动组，第一驱动组和第二驱动组的结构形式完全相同；

所述的第一驱动组包括第一电机1，第一电机1伸出轴与第一联轴器3一端固定连接，第一联轴器3另一端与第一丝杠9左端固定连接；第一丝杠9通过第一轴承组23安装于第一轴承座5上，并通过第一轴承座压块4压紧；

第二驱动组包括第二电机11，第二电机11伸出轴与第二联轴器13一端固定连接，第二联轴器13另一端与第二丝杠19左端固定连接；第二丝杠19通过第三轴承组28固定安装于第二轴承座15上，并通过第二轴承座压块14压紧；

同步进给组包括第一主轴8和第二主轴18，第一主轴8与第一丝杠9组成滚珠丝杠副，第一主轴8左端通过第二轴承组26安装于上半连杆20和下半连杆21围成的凹槽内；第一主轴8右端安装有第一带轮6；

第二主轴18与第二丝杠19组成滚珠丝杠副，第二主轴18左端通过第四轴承组31安装于另一组上半连杆20和下半连杆21围成的凹槽内，第二主轴18右端安装有第二带轮16；

第一带轮6和第二带轮16之间通过同步带22连接，上半连杆20和下半连杆21组成同步驱动连杆，共同驱动第一主轴8和第二主轴18沿第一丝杠9和第二丝杠19轴向同时同向等速移动。

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10上；第二电机11固定安装于第二电机座12上，第二电机座12固定安装于基座10上。

所述的第一轴承组23两轴承轴向间距通过第一间隔套筒24进行调节，第三轴承组28两轴承轴向间距通过第三间隔套筒29进行调节；第二轴承组26通过第二间隔套筒27调整轴向距离，通过第一圆螺母25进行轴向定位锁紧；第四轴承组31通过第四间隔套筒32调整轴向距离，并通过第二圆螺母30进行轴向定位锁紧。

所述的第一带轮6通过第一锁紧螺母7进行轴向定位锁紧，第二带轮16通过第二锁紧螺母17进行轴向定位锁紧。

所述的第一丝杠9和第二丝杠19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：

本发明以丝杠副为基础，通过两个电机分别驱动两个丝杠旋转，连杆同时连接两个丝杠螺母同步轴向移动，通过直接改变两个电机的转速实现双主轴的同步旋转与轴向进给，即双轴螺旋同步进给的复合运动，且可通过两个电机的转速分配实现两个主轴旋转速度和轴向进给速度的调整，方案简单有效。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明双轴螺旋同步进给机构半剖视图。

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、2，一种基于差动原理的双轴螺旋同步进给机构，包括同步进给组和与之连接的第一驱动组、第二驱动组，第一驱动组和第二驱动组的结构形式完全相同；

所述的第一驱动组包括第一电机1，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10上；第一电机1伸出轴与第一联轴器3一端固定连接，第一联轴器3另一端与第一丝杠9左端固定连接；第一丝杠9通过第一轴承组23安装于第一轴承座5上，并通过第一轴承座压块4压紧，第一轴承组23两轴承轴向间距通过第一间隔套筒24进行调节，第一电机1驱动第一丝杠9进行旋转运动；

第二驱动组包括第二电机11，第二电机11固定安装于第二电机座12上，第二电机座12固定安装于基座10上；第二电机11伸出轴与第二联轴器13一端固定连接，第二联轴器13另一端与第二丝杠19左端固定连接；第二丝杠19通过第三轴承组28固定安装于第二轴承座15上，并通过第二轴承座压块14压紧，第三轴承组28两轴承轴向间距通过第三间隔套筒29进行调节，第二电机11驱动第二丝杠19进行旋转运动；

同步进给组包括第一主轴8和第二主轴18，第一主轴8与第一丝杠9组成滚珠丝杠副，第一主轴8能够绕第一丝杠9轴心线作旋转运动和轴向移动，第一主轴8左端通过第二轴承组26安装于上半连杆20和下半连杆21围成的凹槽内，第二轴承组26通过第二间隔套筒27调整轴向距离，通过第一圆螺母25进行轴向定位锁紧；第一主轴8右端安装有第一带轮6，第一带轮6通过第一锁紧螺母7进行轴向定位锁紧；

第二主轴18与第二丝杠19组成滚珠丝杠副，第二主轴18能够绕第二丝杠19轴心线作旋转运动和轴向移动；第二主轴18左端通过第四轴承组31安装于另一组上半连杆20和下半连杆21围成的凹槽内，第四轴承组31通过第四间隔套筒32调整轴向距离，并通过第二圆螺母30进行轴向定位锁紧；第二主轴18右端安装有第二带轮16，通过第二锁紧螺母17进行轴向定位锁紧；

第一带轮6和第二带轮16之间通过同步带22连接，实现第一主轴8和第二主轴18的同时同向旋转；上半连杆20和下半连杆21组成同步驱动连杆，共同驱动第一主轴8和第二主轴18沿第一丝杠9和第二丝杠19轴向同时同向等速移动。

所述的第一丝杠9和第二丝杠19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11的转速为n2，方向为逆时针，第一丝杠9的导程为p1、右旋，第二丝杠19的导程为p2、右旋；同时，假设第一主轴8的转速为w1，第二主轴18的转速为w2，第一带轮6的节圆直径为d1，第二带轮16的节圆直径为d2，第一主轴8和第二主轴18的共同轴向位移为l，以上各参数均采用国际标准单位。

在同步带22的驱动下，第一主轴8和第二主轴18的转速存在以下关系：

w1/w2＝d2/d1，则w1＝d2/d1×w2，

在同步驱动连杆的作用下，第一主轴8和第二主轴18的轴向移动速度v为：

v＝(n1-w1)×p1＝(n2-w2)×p2

将w1带入到上式中，可得

n1-n2×p2/p1＝(d2/d1-p2/p1)×w2

则，w2＝(n1-n2×p2/p1)/(d2/d1-p2/p1)

由上式可知，

当满足d2/d1≠p2/p1，且n1/n2≠p2/p1，可实现双轴螺旋同步进给，且第一主轴8和第二主轴18旋转速度以及轴向进给速度均可唯一确定；

当满足d2/d1≠p2/p1，且n1/n2＝p2/p1，第一主轴8和第二主轴18均不会进行旋转，只进行轴向进给；

当满足d2/d1＝p2/p1，且n1/n2＝p2/p1，即使没有上半连杆20和下半连杆21的限制，第一主轴8和第二主轴18轴向进给速度始终保持一致，转速始终遵循以下规律：w1/w2＝n1/n2；

当丝杠的旋向为左旋时，或者电机的旋转速度为顺时针时，只需改变相应参数正负号，不影响最终结论。