滾珠絲杠用高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計
2017-8-4 來源：常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：孫春霞
摘要: 在高精度大型、重型數(shù)控機(jī)床上，用推力軸承 + 向心軸承 + 推力軸承組合，固定支承牽拉滾珠絲杠，給滾珠絲杠施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導(dǎo)程不變，從而保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞: 固定支承; 牽拉機(jī)構(gòu); 軸承; 補(bǔ)償
滾珠絲杠常用向心軸承、推力軸承固定支承，支承寬度小、剛度低、抗振性差，直接影響機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度。沒有牽拉預(yù)緊只有高剛度固定支承的滾珠絲杠，導(dǎo)程隨溫度變化敏感，精度穩(wěn)定性差。
1.高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)
高精度數(shù)控機(jī)床、特別是高精度大型、重型數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠，需要一種高剛度固定支承、牽拉補(bǔ)償滾珠絲杠熱變形的機(jī)構(gòu)，來提高其穩(wěn)定性。如圖 1 所示。
2.工作原理
圖 1 所示為高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)工作原理示意圖。圖中絲杠的上半部分、下半部分位置不同，分別表示機(jī)構(gòu)間隙補(bǔ)償前、間隙補(bǔ)償后的情況。
本機(jī)構(gòu)用推力軸承 + 向心軸承 + 推力軸承組合固定支承牽拉滾珠絲杠。
鎖緊螺母 6，依次推緊右側(cè)支承套、右側(cè)推力軸承、軸承套 8、左側(cè)推力軸承 2、左側(cè)支承套 1、套 11，頂死在滾珠絲杠 10 的軸階上，給兩個推力軸承適當(dāng)預(yù)緊。
向心軸承 3 居中將徑向力傳遞到軸承套 8、軸承座 9，其寬度略小于軸承套 8 上的安裝通孔深度。
兩側(cè)布置的兩只推力軸承的固定圈，緊貼軸承套8 內(nèi)安裝通孔的孔口端面，傳遞雙向軸向力，兩個推力軸承的轉(zhuǎn)動圈分別由兩只相同的支撐套、傳動鍵 4 與滾珠絲杠 10 一起轉(zhuǎn)動。
擰緊牽拉套 5 上的螺釘拉動軸承套 8，直至完全消除與牽拉套 8 間預(yù)留的間隙，即補(bǔ)償量 C，給滾珠絲杠 10 施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形。改變調(diào)整墊 7 的厚度 H 即可改變施加于滾珠絲杠的拉應(yīng)力大小，保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。軸承座、軸承套上開有間隙潤滑油道，軸承與外界用回轉(zhuǎn)密封圈防塵，能有效延長壽命。
3.行程補(bǔ)償量的調(diào)整
滾珠絲杠副本身制造的幾何誤差、絲杠副在傳動過程中的磨損以及絲杠副工作時溫度升高產(chǎn)生的軸隙，都會影響滾珠絲杠副的傳動精度和定位精度，因此，在高精度數(shù)控機(jī)床上，常采用行程補(bǔ)償量的方式消除絲杠、滾珠、螺母間的間隙，提高滾珠絲杠的剛度。在圖 1 中，C 為行程補(bǔ)償量; H 為調(diào)整墊 7 的厚度; L1、L2為牽拉套 5 的軸向長度; L3為鎖緊螺母 6 給兩個推力軸承預(yù)緊后，軸承套 8 右側(cè)端面到軸承座 9右側(cè)端面的軸向距離。從圖 1 中可知:
式中: C 可根據(jù)機(jī)床設(shè)計要求，按設(shè)計手冊進(jìn)行相關(guān)計算獲得; L3也可在安裝中測得實際尺寸。由式( 1) 知，通過改變牽拉套 5 的軸向長度 L1、L2及調(diào)整墊 7 的厚度 H，可簡單方便地調(diào)整行程補(bǔ)償量。一般 L1、L2固定不變，僅調(diào)整 H，即可調(diào)整行程補(bǔ)償量 C。
4.結(jié)語
文中軸向和徑向高剛度固定支承牽拉機(jī)構(gòu)，通過創(chuàng)新推力軸承 + 向心軸承 + 推力軸承組合設(shè)計結(jié)構(gòu)，給滾珠絲杠施加拉應(yīng)力，補(bǔ)償絲杠熱變形，維持滾珠絲杠導(dǎo)程不變，從而保證機(jī)床精度穩(wěn)定性。該機(jī)構(gòu)已獲得發(fā)明專利( CN1034234018) 。
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