螺母主驱动滚珠丝杠副的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种螺母主驱动滚珠丝杠副，包括有丝杠、螺母、螺母座、轴承机构以及驱动电机，螺母座通过轴承机构嵌套设置在螺母上从而使螺母相对于螺母座能够沿圆周方向自由旋转，螺母通过传动装置与驱动电机连接，螺母座整体与工作台连接在一起。本发明的转动惯量小、滚珠丝杠副的刚度大，极大地提高了系统的极限转速，易于实现低速运转高速传动；同时工作精度相对比较稳定、电机功率小、整体结构简单，便于安装调试。
【专利说明】 螺母主驱动滚珠丝杠副
【技术领域】
[0001]本发明属于机械设备【技术领域】，涉及一种螺母主驱动滚珠丝杠副。
【背景技术】
[0002]随着我国航空、铁路、船舶、电力等行业的高速发展，这些行业的设备不断更新，大型、重型零件不断增多，与之配套的零件加工机床也朝着大型、重型、高速、高效方向发展，这就要求机床的主要传动机构滚珠丝杠副公称直径更大，公称导程更大，丝杠长度更长，支撑距离加大等。传统的滚珠丝杠副以丝杠作为主驱动旋转机构，丝杠长度的加大以及支撑距离加大将导致丝杠挠度增大，在机械运动系统中会产生较大的转动惯量，极大地制约了系统极限转速的提高，同时增大了驱动电机的功率。其次，滚珠丝杠副是通过螺母调隙装配调节轴向预紧达到一定的刚度，再通过丝杠轴颈上安装轴承预加载荷调节刚度。而在许多高刚度要求的使用场合中，以丝杠旋转为主驱动方式的滚珠丝杠副通过加大轴向预拉伸力来提高刚度具有了很大局限性，已经无法满足用户的使用要求。相对于以丝杠旋转作为主驱动方式的滚珠丝杠副，以螺母做为旋转主驱动机构具有很大的优越性。因此，研究开发以螺母旋转作为主驱动的滚珠丝杠副是滚动功能部件行业的必然趋势。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的是提供一种螺母主驱动滚珠丝杠副，解决现有的以丝杠旋转作为主驱动方式的滚珠丝杠副转动惯量大、转速无法提高以及丝杠刚度不够从而造成误差偏大的缺陷。
[0004]为了实现发明目的，本发明所采用的技术方案是，一种螺母主驱动滚珠丝杠副，包括有丝杠、螺母、螺母座、轴承机构以及驱动电机，所述丝杠两端固定在机床床身上，螺母嵌套在丝杠上，沿着丝杠外壁和螺母内壁设置有相互对应的螺旋形滚道，滚道上设置有相应的回流装置，滚道和回流装置内设置有能够循环滚动的滚珠，所述螺母座通过轴承机构嵌套设置在螺母上从而使螺母相对于螺母座能够沿圆周方向自由旋转，螺母和螺母座的前端分别设置有相应的法兰结构，螺母前端的法兰结构通过传动装置与驱动电机的转轴连接，螺母座整体与工作台连接在一起。
[0005]本发明的特征还在于，轴承机构采用两组双列圆柱滚子轴承和端面推力圆柱滚子轴承配合安装，其中一组轴承机构安装在螺母座和螺母前端的法兰结构之间，另一组轴承机构安装在螺母座和螺母的尾端之间。
[0006]丝杠与螺母两端接合处设置有防尘圈，防尘圈通过螺钉紧固防止脱出。
[0007]螺母座顶端的法兰结构处设置有垂直于轴线的润滑油接口，螺母座腔内设置有一个主润滑油通道，主润滑油通道上设置有三条分支通道，其中两条分支通道通向轴承机构，另一条分支通道通向螺母内部。
[0008]传动装置为皮带轮传动装置、链轮传动装置或齿轮传动装置其中之一。
[0009]本发明的有益效果是:[0010]I)本发明的转动惯量小，极大地提高了系统的极限转速，易于实现低速运转高速传动，同时可使所选电机功率较小；
[0011]2)本发明丝杠不旋转，其轴颈上无需安装轴承，可以对丝杠施加更大的轴向预拉伸力，使整套滚珠丝杠副的刚度得以极大的提高；
[0012]3)本发明可在一根丝杠上安装多个旋转螺母组合单元，多个工作台被同时或分别各自驱动，其运动互不干涉；
[0013]4)本发明丝杠不转动，其中部辅助支撑处无周向摩擦，不存在局部发热问题，因此其工作精度相对比较稳定；
[0014]5)本发明丝杠不转动，冷却管接头更易布置、安装，降低温升的方式也更多；
[0015]6)本发明的旋转螺母组合单元集多个功能部件于一体，简化设计，便于安装及调试。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图；
[0017]图2是本发明的螺母座结构示意图；
[0018]图3是本发明的螺母结构示意图；
[0019]图4是本发明的丝杠、螺母及螺母座装配结构示意图。
[0020]图中，1.丝杠，2.螺母，3.螺母座，4.驱动电机，5.滚道，6.回流装置，7.滚珠，
8.工作台，9.双列圆柱滚子轴承，10.端面推力圆柱滚子轴承，11.润滑油接口，12.主润滑油通道，13.分支通道，14.通孔，15.皮带轮，16.传输皮带，17.防尘圈，18.螺钉，19.孔用弹性挡圈，20.隔套，21.垫圈，22.锁紧螺母，23.六角圆柱头螺钉。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0022]本发明提供一种螺母主驱动滚珠丝杠副，如图1所示，包括有丝杠1、螺母2、螺母座3、轴承机构以及驱动电机4，所述丝杠I两端固定在机床床身上，螺母2嵌套在丝杠I上，沿着丝杠I外壁和螺母2内壁设置有相互对应的螺旋形滚道5，滚道5上设置有相应的回流装置6，滚道5和回流装置6内设置有能够循环滚动的滚珠7，所述螺母座3通过轴承机构嵌套设置在螺母2上从而使螺母2相对于螺母座3能够沿圆周方向自由旋转，螺母2和螺母座3的前端分别设置有相应的法兰结构，螺母2前端的法兰结构通过传动装置与驱动电机4的转轴连接，螺母座3整体与工作台8连接在一起。
[0023]具体实施时，根据安装空间的需求，回流装置6可采用不同的回珠循环方式和预加负荷形式，优选采用内循环方式的回流装置6为佳。轴承机构采用两组双列圆柱滚子轴承9和端面推力圆柱滚子轴承10配合安装，其中一组轴承机构安装在螺母座3和螺母2前端的法兰结构之间，另一组轴承机构安装在螺母座3和螺母2的尾端之间。螺母2在旋转以及沿轴向移动过程中将承受轴向力和径向力，双列圆柱滚子轴承9主要承受径向力，端面推力圆柱滚子轴承10主要承受轴向力。因设计要求结构紧凑、简易，因此润滑方面改变传统的润滑给油方式，如图2所示，本发明不在螺母2基体上直接设计润滑油孔，而是在螺母座3顶端的法兰结构处设计一个垂直于轴线的标准润滑油接口 11，通过加油站集中提供润滑油，螺母座3腔内设置有一个沿着轴向的主润滑油通道12，主润滑油通道上12设置有三条分支通道13，其中两条分支通道13通向轴承机构，另一条分支通道通向螺母2，如图3所示，螺母2上沿着其圆周方向设计有环形槽，环形槽上铣削若干个均布的通孔14，使润滑油流入到螺母2内腔中，为丝杠I和螺母2之间提供良好润滑。螺母2与驱动电机4之间的传动装置可以选择皮带轮传动装置、链轮传动装置或齿轮传动装置其中之一，本发明优选采用皮带轮传动装置，相应地，在螺母前端的法兰结构上和驱动电机4上分别安装皮带轮有皮带轮15，两个皮带轮15上套有传输皮带16。
[0024]安装过程中，在丝杠I和螺母2的滚道5中填充滚珠7并装入回流装置6，如图4所示，随后在丝杠I和螺母2两端的接合处装入防尘圈17并采用螺钉18紧固防止脱出。在螺母座3法兰结构一端内腔分次序装入端面推力圆柱滚子轴承10，随后装入双列圆柱滚子轴承9，再装入孔用弹性挡圈19，根据加工的尺寸的关联性可限制轴承轴向窜出脱落。同理，在螺母座3尾端内腔分次序装入端面推力圆柱滚子轴承10、双列圆柱滚子轴承9以及孔用弹性挡圈19。在螺母2法兰结构一端的外圆上装入垫圈21，然后套入螺母座3及轴承机构的组合体，螺母座3的法兰结构朝向螺母2法兰结构的方向，随后在尾端的双列圆柱滚子轴承9与螺母2之间装入隔套20，在隔套20外侧装入垫圈21，最后通过两组锁紧螺母22旋入调节轴承机构的预拉伸力达到良好的刚度，在轴承机构与螺母2及螺母座3的配合方式上，根据装配的工艺性，双列圆柱滚子轴承9内圈与隔套20之间选择过渡配合，隔套20与螺母2之间实行间隙配合，须严格控制间隙量。双列圆柱滚子轴承9外圈与螺母座3实现间隙配合，同时严格控制间隙量，上述配合方式的选择，在保证了工艺的合理性的同时极大地降低了加工难度。之后将两个皮带轮15分别装在螺母2的法兰结构端面以及驱动电机4的转轴上，螺母2法兰结构上的皮带轮15采用内六角圆柱头螺钉23紧固，在两个皮带轮15上套上传输皮带16即完成安装工作。
[0025]工作过程中，驱动电机4通过传动装置驱动螺母2绕着丝杠I转动，在螺旋形滚道5和滚珠7的作用下，螺母2能够沿轴向运动，螺母2的轴向移动通过轴承机构带动螺母座3 一起沿轴向运动，工作台8与螺母座3整体连接在一起，因而跟随螺母座3 —起实现轴向移动。本发明可通过延长丝杠I并在丝杠I上安装多组螺母2和螺母座3的结构组合实现多个工作台8被同时或分别各自驱动，其运动互不干涉。
[0026]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，上述实施方式和说明书只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种螺母主驱动滚珠丝杠副，其特征在于，包括有丝杠(I)、螺母(2)、螺母座(3)、轴承机构以及驱动电机(4)，所述丝杠(I)两端固定在机床床身上，螺母(2)嵌套在丝杠(I)上，沿着丝杠(I)外壁和螺母(2)内壁设置有相互对应的螺旋形滚道(5)，滚道(5)上设置有相应的回流装置(6)，滚道(5)和回流装置(6)内设置有能够循环滚动的滚珠(7)，所述螺母座(3)通过轴承机构嵌套设置在螺母(2)上从而使螺母(2)相对于螺母座(3)能够沿圆周方向自由旋转，螺母(2)和螺母座(3)的前端分别设置有相应的法兰结构，螺母(2)前端的法兰结构通过传动装置与驱动电机(4)的转轴连接，螺母座(3)整体与工作台(8)连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种螺母主驱动滚珠丝杠副，其特征在于，所述轴承机构采用两组双列圆柱滚子轴承(9)和端面推力圆柱滚子轴承(10)配合安装，其中一组轴承机构安装在螺母座(3)和螺母(2)前端的法兰结构之间，另一组轴承机构安装在螺母座(3)和螺母⑵的尾端之间。
3.如权利要求1所述的一种螺母主驱动滚珠丝杠副，其特征在于，所述丝杠(I)与螺母(2)两端接合处设置有防尘圈(17)，防尘圈(17)通过螺钉(18)紧固防止脱出。
4.如权利要求1所述的一种螺母主驱动滚珠丝杠副，其特征在于，所述螺母座(3)顶端的法兰结构处设置有垂直于轴线的润滑油接口(11)，螺母座腔内设置有一个主润滑油通道(12)，主润滑油通道上(12)设置有三条分支通道(13)，其中两条分支通道(13)通向轴承机构，另一条分支通道通向螺母(2)内部。
5.如权利要求1所述的一种螺母主驱动滚珠丝杠副，其特征在于，所述传动装置为皮带轮传动装置、链轮传动装置或齿轮传动装置其中之一。
【文档编号】F16H25/20GK103939551SQ201410097935
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】任选锋, 李玉英, 王建修, 宋瑜, 张晓英, 粱锋 申请人:陕西汉江机床有限公司