液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置

摘要

一种液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置，在数控机床床身上的滚珠丝杠轴承的外圈与轴承座止口之间安装圆柱型液压垫圈，圆柱型液压垫圈的内孔套在轴承座孔止口处的凸起外圆柱上，圆柱型液压垫圈中开有环形空腔，轴承座的孔壁开有环形油槽，圆柱型液压垫圈的外圆柱上均匀布置四个与环形油槽相通的径向油孔，力传感器安装在圆柱型液压垫圈端面与滚珠丝杠轴承的外圈端面之间。本发明克服了现有技术中滚珠丝杠副刚度调节只能通过预先拉紧实现和工作中温度或负载变化导致预紧力减小使滚珠丝杠副刚度发生变化的缺点，可以保持滚珠丝杠副的传动刚度在整个工作过程中维持初始值，保持恒定，提高了滚珠丝杠副的传动精度和动态性能。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置。

背景技术

 数控机床的精度直接决定着被加工产品的精度，而滚珠丝杠作为数控机床的传动和定位装置，其定位精度和重复定位精度是最终影响数控机床加工产品精度高低的关键因素之一。在数控机床结构中，滚珠丝杠通过联轴器与旋转电机联接，将电机的扭矩和旋转运动变换为数控机床工作台或刀架的作用力和直线运动。因为滚珠丝杠是细长杆件，是传动系统中传动刚度最薄弱的环节，在安装时常采用预紧方式来提高其刚度。但是，高速旋转的滚珠丝杠会产生温升，且环境温度也会产生变化，因此，细长杆式的滚珠丝杠在温度变化后产生的轴向伸缩量很大。热伸长时其刚度降低，而冷收缩时则使原有的预紧力增大，二者均导致整个传动系统的传动刚度、系统稳定性以及定位精度等关键性能指标下降，且在外力作用下极易产生变形、振动和噪声，使得滚珠丝杠进给系统的速度和加速度难以提高，影响数控机床的加工精度和加工效率。因此，保持滚珠丝杠进给系统的刚度恒定，可以改善滚珠丝杠副的加(减)速度特性，减小起动和停止瞬间弹性变形，提高对运动指令的快速跟踪能力，减小死区误差和响应时间，适应加工过程中的载荷突变，对于提高数控机床的加工精度和加工效率，使其向高速化、高精化和高效化方向发展具有重要意义。

目前，提高滚珠丝杠副刚度的方法主要有两种，一种是丝杠与螺母间的预紧，主要通过以下方式：单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球直径预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧等；另一种是选择不同的支承方式得到不同的传动刚度，主要有固定—自由方式、固定—支承方式和固定—固定方式，其中选择固定—固定方式通过预拉紧来提高滚珠丝杠副传动刚度是最常用的方法。上述两种方法都是根据经验预先进行拉紧，因而滚珠丝杠在工作中受热影响、受温度影响而产生的刚度变化则无法调整，亦即无法保持滚珠丝杠刚度的恒定。

发明内容

 本发明的目的就是提供一种可保持滚珠丝杠传动刚度不变，提高滚珠丝杠传动精度的液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置。

本发明的液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置，其特点是，在数控机床床身上的滚珠丝杠轴承的外圈与轴承座止口之间安装圆柱型液压垫圈，圆柱型液压垫圈的外圆柱与轴承座的孔配合接触，圆柱型液压垫圈的内孔套在轴承座孔止口处的凸起外圆柱上，圆柱型液压垫圈中开有环形空腔，轴承座的孔壁开有环形油槽，圆柱型液压垫圈的外圆柱上均匀布置四个与环形油槽相通的径向油孔，把从外部接入的压力油经轴承座孔壁的环形油槽和圆柱型液压垫圈外圆柱上的径向油孔引入圆柱型液压垫圈中的环形空腔，使圆柱型液压垫圈产生轴向应变，力传感器安装在圆柱型液压垫圈端面与滚珠丝杠轴承的外圈端面之间。

本发明的液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置，利用液压系统通过四个油孔向圆柱型液压垫圈中的环形空腔内注入所需压力级别的液压油，圆柱型液压垫圈的端面根据油压的大小发生应变并输出相应的位移，其端面输出的位移量对应着预紧力的变化量。当数控机床在高速运转时，摩擦生热使丝杠伸长以及滚珠丝杠的中丝杠螺母间隙产生变动时，传感器将检测到预紧力的变化，把力变化信号转变为电信号，并反馈给控制系统，计算出所需液压油的压力，液压系统向圆柱型液压垫圈的环形空腔内注入相应压力的液压油，在油压的涨力作用下，圆柱型液压垫圈只能产生轴向的弹性变形，即两端输出相应的弹性变形位移，把丝杠的预紧力调整到初始值，维持丝杠的预紧力不变，从而保证滚珠丝杠副的传动刚度恒定。 

本发明的液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置，克服了现有技术中滚珠丝杠副刚度调节只能通过预先拉紧实现和工作中温度或负载变化导致预紧力减小使滚珠丝杠副刚度发生变化的缺点，可以保持滚珠丝杠副的传动刚度在整个工作过程中维持初始值，保持恒定，提高了滚珠丝杠副的传动精度和动态性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中部件示意图。

具体实施方式

一种液压垫圈式滚珠丝杠刚度恒定调节装置，其特点是，在数控机床床身9上的滚珠丝杠轴承6外圈与轴承座5止口之间安装圆柱型液压垫圈2，圆柱型液压垫圈2的内孔12套在轴承座孔止口处的凸起外圆柱上，力传感器4安装在圆柱型液压垫圈2的端面与滚珠丝杠轴承6外圈端面之间，圆柱型液压垫圈2中开有轴向内孔12和环形空腔11，环形空腔11的左右端面均呈三角形凸起，圆柱型液压垫圈2的外圆柱上均匀布置四个径向油孔10，轴承座5的孔壁内开有环形油槽3，圆柱型液压垫圈2的径向油孔10与轴承座5上的环形油槽3连通，滚珠丝杠8上还设有回转密封圈1和锁紧螺母7。