消除进给机构动态间隙的方法及其恒预紧装置与流程

本发明涉及磨床技术，尤其是一种消除进给机构动态间隙的方法及其恒预紧装置。

背景技术：

磨床是利用磨具对被加工件表面进行磨削加工的机床，由于所磨削对象精度要求很高，所以磨床自身精度要求就更高。然而任何精密部件及其组件都存在加工误差、装配误差，而且在长期使用后也会因磨损产生运动间隙，各种误差集在一起对产品精度就直接造成影响。在公开技术中，对进给机构也有设置预紧措施的，如专利公告号为cn204504848u，一种高精度数控机床进给传动系统滚珠丝杠预紧机构，以有效提高以花岗岩基座为支撑的滚珠丝杠副的刚度和传动精度。包括滚珠丝杠和尾部花岗岩基座和前部花岗岩基座，滚珠丝杠的尾部轴颈上固定安装端面轴承、调心轴承，调心轴承与尾部花岗岩基座的安装孔通过过度配合形成连接；滚珠丝杠的尾部安装其上带有螺母和大垫圈的预紧筒，预紧筒外套装碟型弹簧，该碟型弹簧的两端分别作用于大垫圈和尾部花岗岩基座上，使预紧筒里端的径向凸环的侧壁沿轴向作用于端面轴承的内端面上。由于进给机构是在一种动态行程下工作，而且行程长度也较长，常规金属弹簧(包括碟形弹簧)在其有效工作长度内提供的是变量弹性曲线，随着进给机构位置的变化其弹力也随之变化，这样会出现以下现象，一是在进给机构整个行程中提供不等的弹力，造成松紧度不一，使工件表面精度不一致；二是在工作长度起始端弹力最大，造成过紧现象；三是在弹簧工作长度趋向末端时弹力失效，反而使进给机构自身误差释放造成瞬间误差累积，四是弹簧自身在长时使用之后弹性系数减弱而失效，等等。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种具有恒定张紧力、消除进给机构动态间隙的方法及其恒预紧装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种消除进给机构动态间隙的方法，其特征是：与机床进给机构配置一种沿进给机构运动方向布置的辅助张紧系统，使机床在工作过程中其进给机构行程完全处于辅助张紧系统的作用力范围内，且所述辅助张紧系统作用力始终与进行机构运动方向相反。

前述的消除进给机构动态间隙的方法中，作为优选，所述辅助张紧系统具有线性的弹性曲线。

前述的消除进给机构动态间隙的方法中，作为优选，所述辅助张紧系统为独立自调节装置。

一种消除进给机构动态间隙的恒预紧装置，包括配有拖板的进给机构，其特征是，沿所述进给机构运动方向设有伸缩方向与进给机构运动方向平行的气弹簧，所述气弹簧为自由型气弹簧。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述气弹簧固定在床身上，进给机构拖板上设有与气弹簧配合的运动顶块。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述气弹簧固定在进给机构拖板上，床身上设有与气弹簧配合的运动顶块。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述气弹簧为单件使用或若干件同时布置。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述气弹簧通过固定块定位在床身上，固定块上设有气弹簧位置调节机构。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述进给机构安装在直线导轨磨床上的横梁中，气弹簧平行进给机构运动方向固定在横梁上。

前述的消除进给机构动态间隙的恒预紧装置中，作为优选，所述进给机构安装在立式磨床的z向固定座中，气弹簧(4)平行进给机构运动方向固定在固定座上。

本技术方案针对机械零部件加工、装配过程累计误差以及传动装置使用之后磨损产生的误差，使磨床进给机构自身存在精度隐患，从而给被磨削的产品质量造成影响等问题，与机床(磨床)进给机构配置一种沿进给机构运动方向布置的辅助张紧系统，作为机床的精度保证措施，这种辅助张紧系统为具有独立自调节装置的装置，具有线性的弹性曲线，在与机床进给机构配合后，根据进给机构运动轨迹能自行调整输出弹力，使进给机构在作业过程中，其整个行程完全处在辅助张紧系统的作用力范围内，该作用力使得进给机构的所有传动部件沿前进方向被一种恒定弹力所阻挡，通过这种恒定弹力对传动部件自身存在的间隙误差进行消除，在消除“内部缺陷”过程中又不影响设备的正常运行。这种恒定弹力始终作用于进给系统，并与进行机构运动方向相反，贯穿整个工作过程。

一种消除进给机构动态间隙的恒预紧装置，以配有拖板的进给机构为问题清除对象，在现有技术选择范围内进行优选，其中以自由型气弹簧为优选对象，弹性系数基本处于1.2～1.4，动态力输出变化很小，把气弹簧沿进给机构运动方向进行平行布置，通过固定块、运动顶块等与床身连接定位，使辅助张紧系统和设备融汇一体。

进一步，气弹簧安装有多种方式，如固定在床身上，或固定在进给机构拖板上，运动顶块只要与气弹簧配合即可。气弹簧也可单件使用，也可以多件并列使用，对于长距离进给还可以设计多气弹簧串联使用。而气弹簧在床身上的位置也可以通过位置调节机构进行调整。

再进一步，本方案可以应用于直线导轨磨床中，其进给机构位于磨床横梁中，气弹簧也固定在横梁上。也可应用于立式磨床、金加工其它机床，曲线进给、圆盘进给机构(配制弧形气弹簧)等等。

在本方案原理下，进一步还可配置一种具有恒定输出力的气动系统，由常规技术设计一气动回路来完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过预设进给机构恒定反作用力，使进给机构往复运动过程中始终受到前进方向相反的力，从而消除进给机构反向间隙的目的；与此同时，辅助张紧系统还能抵消机床在工作过程中刀架、拖板等产生的振动，减少机床使用时因摩擦受力而产生的形变；除此之外，辅助张紧系统还能在软限位失灵时起到缓冲作用，相当于多了一重安全保障。

附图说明

图1是本发明的一种磨床实施例立体结构示意图。

图2是图1气弹簧布置结构局部放大示意图。

图3是图1的主示图。

图4是图1的右示图。

图5是图1的俯视图。

图6是图5的a-a向结构示图。

图7本发明的一种气弹簧外形图。

图8、图9是本发明的一种气弹簧固定件结构示图。

图中：1.床身，2.横梁，3.进给机构，4.气弹簧，5.运动顶块，6.固定块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例一种消除进给机构动态间隙的方法，给机床进给机构配置沿进给机构运动方向布置的辅助张紧系统，该辅助张紧系统具有线性的弹性曲线，以及独立的自调节装置，使机床在工作过程中，其进给机构的行程完全处于辅助张紧系统的作用力范围内，而且辅助张紧系统作用力始终与进行机构运动方向相反。

以导轨线型磨床为例，如图1至图9所示，辅助张紧系统为自由型气弹簧，自由型气弹簧具有在行程中无法自行停止的特点。磨床包括床身1，横跨在床身1上的横梁2，进给机构2安装在直线导轨磨床上的横梁2中，气弹簧4平行进给机构运动方向固定在横梁上，实际上为气弹簧4伸缩方向与进给机构运动方向平行。本实施例磨床横向进给机构带动横向左、右拖板向指定方向移动，横向左、右拖板分别配置一付气弹簧4，气弹簧4通过固定块6定位在床身上，固定块6上设有气弹簧位置调节机构，进给机构3拖板上设有与气弹簧4配合的运动顶块5。

与机械金属弹簧不同的是，气弹簧4具有近乎线性的弹性曲线。标准气弹簧的弹性系数x介于1.2和1.4之间，其他参数可根据磨床型号要求及工况情况灵活进行定义。气弹簧可起到支撑、缓冲、制动等功能，由于在其密闭压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。其速度相对缓慢、动态力变化不大(一般在1：1.2以内)、容易控制。

在磨削过程中，由横向进给机构3驱动横向左拖板、横向右拖板水平移动，当横向左、右拖板移动到气弹簧4行程范围内以后(注：气弹簧4调整在进给机构实际工作区间)，分别安装在横向左、右拖板上的气弹簧4运动顶块5就会顶住气弹簧4使气弹簧4返回给横向左、右拖板一个反方向的力，并使磨床在整个磨削过程中左、右拖板始终在气弹簧4的行程之内运动，致使进给机构3中的丝杆在反复运动的过程中一直受到气弹簧4所施加的反作用力，从而达到消除丝杆等各组成部件自身存在的反向间隙误差的目的。同时，气弹簧4的张力还抵消了部分磨床在磨削过程中磨头、拖板等产生的振动现象，以及减少磨床在磨削过程中因摩擦受力产生的形变等。另外，所有进给机构均有行程极限位置换向点，即机床设定的某一个方向的最大移动范围，该换向点也是动态震动最大之处，也称之软限位点，当该软限位失灵时，气弹簧4就起到一个缓冲作用，给设备正常运行提供一道安全保障。

根据以上实施例，气弹簧4在机床中的应用安装方式有多种实施例，如进给机构安装在立式磨床的z向固定座中，气弹簧4平行进给机构运动方向固定在固定座上。

根据本技术方案的“辅助张紧系统为独立自调节装置”原则，对于大型金加工设备，设置独立的气动系统，通过常规技术气动元件组合即可实现，由双作用气缸、压力阀、控制阀、气源、信号采集元件等构成，简单可行，运行可靠，配置在设备之中，不另占用空间。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，如在磨床的应用中，气弹簧4固定在进给机构3拖板上，床身上设置与气弹簧4配合的运动顶块5；气弹簧4单件使用或多件同时布置使用，等等，任何对本发明的简单变换后的结构等均属于本发明的保护范围。