數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)和方法與流程

本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)：

數(shù)控立式車床的性能在很大程度上取決于進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與定性、定量裝配。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床中位置控制的重要環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床系統(tǒng)精度有直接的影響?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)和并聯(lián)虛擬軸驅(qū)動(dòng)幾種型式，根據(jù)機(jī)床的使用范圍及精度要求不同，可采用的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也會(huì)有很大的差異。由于滾珠絲杠具有傳動(dòng)效率高、定位精度高、使用壽命長(zhǎng)、同步性能好、傳遞可逆性等優(yōu)點(diǎn)，，數(shù)控立式車床使用最普遍、最廣泛是“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)又分為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和絲母轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。由于絲母轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受移動(dòng)工作臺(tái)空間的限制，裝配維修比較繁瑣；數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中得到廣泛使用的是“絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)”。滾珠絲杠副一般只能承受軸向力，較大的徑向力和傾覆力矩可能造成絲杠的損壞，所以，滾珠絲杠副的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和正確安裝對(duì)其使用運(yùn)轉(zhuǎn)性能具有重要的決定作用。

常見(jiàn)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)有伺服電機(jī)與滾珠絲杠直連，即絲杠隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架跟隨絲母移動(dòng)，從而將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造相對(duì)簡(jiǎn)單，可以減少啟動(dòng)力矩及滯后時(shí)間?？墒?，在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，其滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)溫度上升而導(dǎo)致滾珠絲杠產(chǎn)生熱變形，滾珠絲杠產(chǎn)生熱變形直接導(dǎo)致機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)剛度降低和進(jìn)給精度下降，從而影響了加工效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，其滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)溫度上升而導(dǎo)致滾珠絲杠產(chǎn)生熱變形，滾珠絲杠產(chǎn)生熱變形直接導(dǎo)致機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)剛度降低和進(jìn)給精度下降，從而影響了加工效果的問(wèn)題，提供一種數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)和方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在數(shù)控機(jī)床上的滑座和滾珠絲杠副，還包括第一鎖緊螺母和第二鎖緊螺母，所述滑座上固定安裝有第一軸承座和第二軸承座，所述第一軸承座內(nèi)設(shè)置有外隔套和內(nèi)隔套，所述外隔套與所述內(nèi)隔套之間設(shè)置有圓錐滾子軸承和深溝球軸承，所述外隔套上套設(shè)有第一端蓋，所述第一端蓋固定安裝在所述第一軸承座上，所述滾珠絲杠副拉伸端依次穿過(guò)外隔套、圓錐滾子軸承、深溝球軸承和內(nèi)隔套后與所述第一鎖緊螺母螺紋連接，所述第二軸承座內(nèi)設(shè)置有ZARN組合軸承，所述ZARN組合軸承通過(guò)第二端蓋限制在所述第二軸承座內(nèi)，所述滾珠絲杠副的固定端依次穿過(guò)第二端蓋和ZARN組合軸承后與第二鎖緊螺母螺紋連接，所述滾珠絲杠副的兩端均分別可拆卸安裝有第一千分表和第二千分表，所述第一千分表與所述第二千分表均固定安裝在所述滑座上。

一種采用上述預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸方法，包括如下步驟：(1)計(jì)算拉伸量A，拉伸量A的計(jì)算公式為：A＝α·Δ·L，其中，α代表滾珠絲杠副的線膨脹系數(shù)11.8×10^-6(1/℃)，Δ代表滾珠絲杠副在使用過(guò)程中的表面溫度變化值2～3℃，L代表滾珠絲杠副的有效支撐長(zhǎng)度；

(2)將第一千分表的指針頂在滾珠絲杠副的拉伸端端面，將第二千分表的指針頂在滾珠絲杠副固定端端面；

(3)讀取第二千分表的指針讀數(shù)A2，計(jì)算第一千分表的所需變化值A(chǔ)1：用第一步驟計(jì)算出的滾珠絲杠副的拉伸量A減去滾珠絲杠副固定端第二千分表的指針讀數(shù)A2，及A1＝A-A2；

(4)旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母，旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母的同時(shí)，觀察第一千分表的指針讀數(shù)A1，待第一千分表的指針讀數(shù)等于第三步驟計(jì)算出的第一千分表的所需變化值A(chǔ)1時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母，預(yù)拉伸完成；

(5)若第二千分表的指針讀數(shù)A2大于0.01mm，先重新安裝第二軸承座內(nèi)的ZARN組合軸承，用第二端蓋緊固好，消除ZARN組合軸承的游隙，再將第一千分表和第二千分表的指針?lè)謩e頂在滾珠絲杠副的拉伸端和固定端，控制滾珠絲杠副在手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩端的軸向竄動(dòng)小于或等于0.005mm，最后將第一千分表和第二千分表校零，重復(fù)第2步驟、第3步驟和第4步驟。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)和方法，伺服進(jìn)給電機(jī)端ZARN組合軸承為固定端，另一端圓錐滾子軸承和深溝球軸承為拉伸端，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺母對(duì)滾珠絲杠副進(jìn)行預(yù)拉伸，拉伸量大小等于拉伸端千分表的讀數(shù)與固定端千分表的讀數(shù)之差，預(yù)先消除了絲杠運(yùn)行中的熱變形，減少和消除機(jī)床熱變形對(duì)機(jī)床精度的影響，通過(guò)提高了滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的支撐剛性，有利于運(yùn)轉(zhuǎn)精度、傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗震性和壽命的提高。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的拉伸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明圖1中A處的放大圖；

圖3是本發(fā)明圖1中B處的放大圖。

圖中：1.滑座，2.伺服電機(jī)，3.滾珠絲杠副，4.第一鎖緊螺母，5.第一軸承座，6.外隔套，7.內(nèi)隔套，8.圓錐滾子軸承，9.深溝球軸承，10.第一端蓋，11.第一千分表，12.第二千分表，13.ZARN組合軸承，14.聯(lián)軸器，15.第二鎖緊螺母，16.電機(jī)座，17.第二軸承座，18.第二端蓋，19.螺母座，20.工作臺(tái)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示的一種數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在數(shù)控機(jī)床上的滑座1和滾珠絲杠副3和第一鎖緊螺母4，滑座1上固定安裝有第一軸承座5和第二軸承座17，第一軸承座5內(nèi)設(shè)置有外隔套6和內(nèi)隔套7，外隔套6與內(nèi)隔套7之間設(shè)置有圓錐滾子軸承8和深溝球軸承9，外隔套6上套設(shè)有第一端蓋10，第一端蓋10固定安裝在第一軸承座5上，如圖2所示，滾珠絲杠副3拉伸端依次穿過(guò)外隔套6、圓錐滾子軸承8、深溝球軸承9和內(nèi)隔套7后與第一鎖緊螺母4螺紋連接，在滾珠絲杠副3的拉伸端使用剛性較好圓錐滾子軸承8和深溝球軸承9，適合立式車床強(qiáng)力切削使用，并在拉伸端使用單個(gè)螺母對(duì)滾珠絲杠副3進(jìn)行自鎖，使本拉伸結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，方便操作；如圖3所示，第二軸承座17內(nèi)設(shè)置有ZARN組合軸承13，ZARN組合軸承13通過(guò)第二端蓋18限制在第二軸承座17內(nèi)，滾珠絲杠副3的固定端依次穿過(guò)第二端蓋18和ZARN組合軸承13后與第二鎖緊螺母15螺紋連接。滾珠絲杠副3的兩端均分別可拆卸安裝有第一千分表11和第二千分表12，第一千分表11與第二千分表12均固定安裝在滑座1上，滾珠絲杠副3上固定安裝螺母座19，螺母座19與數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)20固定連接。

一種采用上述預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)拉伸方法，包括如下步驟：(1)計(jì)算拉伸量A，拉伸量A的計(jì)算公式為：A＝α·Δ·L，其中，α代表滾珠絲杠副3的線膨脹系數(shù)11.8×10^-6(1/℃)，Δ代表滾珠絲杠副3在使用過(guò)程中的表面溫度變化值2～3℃，L代表滾珠絲杠副3的有效支撐長(zhǎng)度；本發(fā)明的滾珠絲杠副3的有效支撐長(zhǎng)度L＝1138mm，取溫度變化值Δ＝2℃，滾珠絲杠副3的拉伸量A＝11.8×10^-6×2×1138＝0.0268mm，實(shí)際裝配安裝時(shí)按0.0268mm對(duì)滾珠絲杠副3進(jìn)行拉伸。

(2)調(diào)整好滾珠絲杠副3兩端的電機(jī)座16、第一軸承座5和第二軸承座17的軸心線必需與螺母座19軸線在同一直線上，螺母座19軸線與滑座1上導(dǎo)軌的正、側(cè)面要保證平行，其平行度取(0.02/1000)mm；安裝好伺服電機(jī)2上第二軸承座17內(nèi)的ZARN組合軸承13，裝配、緊固好第二端蓋18，消除ZARN組合軸承13的游隙，然后，裝配第一軸承座5內(nèi)的圓錐滾子軸承8、深溝球軸承9和第一端蓋10；將第一千分表11和第二千分表12均通過(guò)螺釘固定在滑座1上，使第一千分表11處于滾珠絲杠副3的拉伸端，第二千分表12處于滾珠絲杠副3的固定端；將第一千分表11的指針頂在滾珠絲杠副3的拉伸端端面，將第二千分表12的指針頂在滾珠絲杠副3固定端端面；

(3)讀取第二千分表12的指針讀數(shù)A2，計(jì)算第一千分表11的所需變化值A(chǔ)1：用第一步驟計(jì)算出的滾珠絲杠副3的拉伸量A減去滾珠絲杠副3固定端第二千分表12的指針讀數(shù)A2，及A1＝A-A2；本發(fā)明的第二千分表12的指針讀數(shù)A2為0.01，則第一千分表11的所需變化值A(chǔ)1＝0.0268-0.01＝0.0168mm。

(4)旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母4，旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母4的同時(shí)，觀察第一千分表11的指針讀數(shù)A1，待第一千分表11的指針讀數(shù)等于第三步驟計(jì)算出的第一千分表11的所需變化值A(chǔ)1時(shí)，及第一千分表11的指針讀數(shù)為0.0168時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)第一鎖緊螺母4，預(yù)拉伸完成，將螺母座19和工作臺(tái)20相連，緊固滾珠絲杠副3的法蘭與螺母座19的連接螺釘，滾珠絲杠副3與螺母座19徑向尺寸是間隙配合，配合間隙一般為1～2毫米；使用聯(lián)軸器14將滾珠絲杠副3和伺服電機(jī)2直連，滾珠絲杠副3開(kāi)始工作。

(5)若第二千分表12的指針讀數(shù)A2大于0.01mm，先重新安裝第二軸承座17內(nèi)的ZARN組合軸承13，用第二端蓋18緊固好，消除ZARN組合軸承13的游隙，再將第一千分表11和第二千分表12的指針?lè)謩e頂在滾珠絲杠副3的拉伸端和固定端，控制滾珠絲杠副3在手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩端的軸向竄動(dòng)小于或等于0.005mm，最后將第一千分表11和第二千分表12校零，重復(fù)第2步驟、第3步驟和第4步驟。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。