專利名稱：超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置屬于機(jī)械加工設(shè)備領(lǐng)域，涉及大型數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)裝置，具體涉及一種行程在五米以上大型數(shù)控外螺紋磨床的精密傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)控外螺紋磨床磨削運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常由數(shù)字控制運(yùn)動(dòng)的工件縱向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) (Z軸)、工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(C軸)和砂輪橫向進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(X軸)組成，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工工藝要求的速度、位置等指令，控制X軸做進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)著的砂輪切入螺紋工件設(shè)定的深度；數(shù)控系統(tǒng)控制Z軸驅(qū)動(dòng)工件做直線運(yùn)動(dòng)；控制C軸驅(qū)動(dòng)工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，Z 軸和C軸按照一定的速比聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)螺紋磨削的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。通常數(shù)控外螺紋磨床的縱向數(shù)控傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Z軸)的結(jié)構(gòu)布局是，T形床身前部 (前床身)的平、V形導(dǎo)軌上安裝工作臺(tái)，工作臺(tái)左側(cè)水平面上固定安裝頭架，可移動(dòng)尾架通過T形槽螺母和螺栓夾裝在工作臺(tái)的上導(dǎo)軌上，螺紋工件裝夾于頭架和尾架的頂尖上，C軸伺服電機(jī)經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)頭架主軸旋轉(zhuǎn)，主軸通過撥叉帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。在前床身平、V形導(dǎo)軌之間安裝母絲杠，母絲杠采用滾珠絲杠，其滾珠螺母固定在與工作臺(tái)固聯(lián)的螺母座內(nèi)孔里，滾珠絲杠兩端裝有成組軸承，成組軸承裝在兩端支座的內(nèi)孔里，兩端的支座固定在前床身上，滾珠絲杠伸出端通過柔性聯(lián)軸器與Z軸伺服電機(jī)軸實(shí)現(xiàn)同軸連接，數(shù)控系統(tǒng)控制Z 軸伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過柔性聯(lián)軸器帶著母絲杠旋轉(zhuǎn)，其滾珠螺母把母絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，拖動(dòng)工作臺(tái)和裝在工作臺(tái)的頭架、尾架及夾于頭架和尾架的頂尖上的工件一道沿工件軸向運(yùn)動(dòng)。此種常用的ζ軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布局和轉(zhuǎn)動(dòng)方式在行程3米以下的中小型機(jī)床上是切實(shí)可行的。但對(duì)Z軸行程在5米以上的大型機(jī)床，卻無(wú)法滿足傳動(dòng)的要求，原因是1.前床身長(zhǎng)度=2倍行程+保險(xiǎn)余量+頭架軸向尺寸+尾架軸向尺寸+兩端冷卻液回流通道，縱向占地面積太大。以十米數(shù)控絲杠磨床為例，采用此種結(jié)構(gòu)布局，前床身長(zhǎng)度將> 23米。2.母絲杠長(zhǎng)度長(zhǎng)則自重?fù)隙却?，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生扭擺和低頻震動(dòng)，難以滿足Z軸運(yùn)動(dòng)定位精度要求，嚴(yán)重影響螺紋工件加工精度和表面質(zhì)量。3.母絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，數(shù)控系統(tǒng)響應(yīng)速度差，能耗大。4.由于母絲杠在工作臺(tái)下，安裝調(diào)整困難。另外，數(shù)控外螺紋磨床的縱向數(shù)控傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，其定位精度較好，但由于沒有螺紋增力機(jī)構(gòu)，直線電機(jī)功率將是母絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)所用功率的三倍多， 發(fā)熱嚴(yán)重，機(jī)床熱變形較大，能耗高。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，用以滿足大型數(shù)控外螺紋磨床超長(zhǎng)行程傳動(dòng)的定位精度要求、降低能耗要求、減少機(jī)床熱損耗變形要求以及減少機(jī)床總長(zhǎng)的要求。實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括絲杠、絲杠螺母、伺服驅(qū)動(dòng)元件、減速機(jī)構(gòu)、精密軸承副、螺母座體殼、旋轉(zhuǎn)套筒 ’支撐機(jī)構(gòu)主要包括絲杠固定支架、復(fù)合托架、復(fù)合托架升降控制裝置、液壓及恒溫系統(tǒng)；所述復(fù)合托架安裝在絲杠下方并與之相接，復(fù)合托架的個(gè)數(shù)為一個(gè)以上；所述復(fù)合托架是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復(fù)合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)、托架降低開關(guān)、托架降低確認(rèn)開關(guān)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)元件與消隙齒輪相接，消隙齒輪與臨接消隙齒輪相接，臨接消隙齒輪與旋轉(zhuǎn)套筒連接；旋轉(zhuǎn)套筒安裝在精密軸承的內(nèi)圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒連接在一起。本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案在于所述絲杠固定支架有兩個(gè)，所述復(fù)合托架固定在絲杠固定支架與另一個(gè)絲杠固定支架之間。本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案在于所述托架升起開關(guān)與托架降低開關(guān)分布在復(fù)合托架兩側(cè)，托架降低確認(rèn)開關(guān)位于托架降低開關(guān)接近復(fù)合托架一側(cè)。超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，是通過改變Z軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式，增加多個(gè)自動(dòng)升降托架裝置，實(shí)現(xiàn)大型數(shù)控外螺紋磨床的精密傳動(dòng)要求。超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置的Z軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用工件不動(dòng)，而由砂輪做Z坐標(biāo)方向移動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。做X坐標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)的砂輪架安裝在拖板的橫向?qū)к壣?；做Z坐標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)的拖板安裝在機(jī)床矩形床身后部的縱向?qū)к壣?；頭架固定在矩形床身前部左側(cè)，可移動(dòng)尾架安裝在矩形床身前部的尾架導(dǎo)軌上，螺紋工件裝夾于頭架和尾架的頂尖上。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制Z軸伺服驅(qū)動(dòng)元件正反轉(zhuǎn)動(dòng)，通過減速機(jī)構(gòu)經(jīng)螺母將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)砂輪架沿著拖板的橫向?qū)к?X軸運(yùn)動(dòng)坐標(biāo))做進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)著的砂輪切入螺紋工件設(shè)定的深度；控制拖板及安裝在其上的砂輪架、砂輪沿著床身后部的縱向?qū)к?Z 軸運(yùn)動(dòng)坐標(biāo))做直線運(yùn)動(dòng)；控制C軸伺服電機(jī)經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)頭架主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸通過撥叉帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。Z軸和C軸按照一定的速比聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)螺紋磨削的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。 Z軸絲杠兩端用固定支架夾持支撐，中間設(shè)計(jì)復(fù)合托架輔助支撐機(jī)構(gòu)自動(dòng)升起、降落用以托平絲杠，消除絲杠水平下蕩，解決長(zhǎng)絲杠自重?fù)隙却?、水平安裝精度問題。所述傳動(dòng)裝置改變了驅(qū)動(dòng)模式，在運(yùn)行中由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，絲杠不動(dòng)，螺母座套筒帶動(dòng)執(zhí)行元件作直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式。所述復(fù)合托架是指液壓油缸和壓縮彈簧組成的定位支撐升降裝置，油缸缸體下部進(jìn)油，活塞上升，套筒隨之上升。套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，套筒接觸絲杠后使彈簧壓縮，減小套筒對(duì)絲杠的沖擊力，各托架升起后，套筒頂面的高度差小于傳動(dòng)要求的公差。 復(fù)合托架的個(gè)數(shù)根據(jù)絲杠的長(zhǎng)度不同具體設(shè)定。本實(shí)用新型超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，提高了長(zhǎng)絲杠水平安裝精度，解決了長(zhǎng)絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中振擺問題，系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定可靠，可以減少床身近乎一半的長(zhǎng)度，滿足了大型、精密數(shù)控螺紋磨床對(duì)傳動(dòng)裝置的使用要求，突破了大型、高精度數(shù)控機(jī)床的瓶頸技術(shù)。

圖1是本實(shí)用新型傳動(dòng)原理圖。圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖3是本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型復(fù)合托架結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、絲杠固定支架；2、絲杠；3、復(fù)合托架；4、伺服驅(qū)動(dòng)元件；5、消隙齒輪；6、 臨接消隙齒輪；7、精密軸承；8、螺母座體殼；9、旋轉(zhuǎn)套筒；11、另一個(gè)絲杠固定支架；12、托架升起開關(guān)；13、液壓及恒溫系統(tǒng)；14、托架降低確認(rèn)開關(guān)；15、托架降低開關(guān)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明；本實(shí)用新型超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置開始工作時(shí)，由伺服驅(qū)動(dòng)元件4帶動(dòng)消隙齒輪 5旋轉(zhuǎn)，通過臨接消隙齒輪6帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒9轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)套筒9安裝在精密軸承7的內(nèi)圈里， 由兩只螺母緊固做軸向定位；所述的精密軸承7安裝在螺母座體殼8的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒9連接在一起，絲杠不動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)螺母座及執(zhí)行元件作直線精確定位運(yùn)動(dòng)。絲杠固定支架1、另一個(gè)絲杠固定支架11材質(zhì)為鑄鐵件，分別固定在基礎(chǔ)件上，用以支撐絲杠2兩端，絲杠2兩端用螺母拉緊絲杠并使之軸向固定，絲杠2和固定支架之間用銷釘和鍵聯(lián)結(jié)，使絲杠2在工作過程中不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。復(fù)合托架3安裝在兩固定支架之間，油缸缸體固定在基礎(chǔ)件上，缸體下部進(jìn)油，活塞上升，套筒隨之上升。套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，套筒接觸絲杠后使彈簧壓縮，減小套筒對(duì)絲杠的沖擊力，各托架升起后，套筒頂面的高度差小于0.01毫米。復(fù)合托架的個(gè)數(shù)不局限于兩個(gè)，根據(jù)數(shù)控軸行程的長(zhǎng)短可以設(shè)置3個(gè)，4個(gè)，5個(gè)...N個(gè)不等。工作過程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過螺母座體殼8與執(zhí)行元件連接在一塊，并隨執(zhí)行元件一道運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行元件從右向左運(yùn)動(dòng)，開關(guān)觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)的電磁閥動(dòng)作，使復(fù)合托架的活塞下降，套筒降低，開關(guān)確認(rèn)安全后，絲杠螺母及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可通過復(fù)合托架。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向左移動(dòng)，開關(guān)觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)的電磁換向閥換向，復(fù)合托架的活塞上升，套筒上升重新托平絲杠。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行元件繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，開關(guān)15觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)13的電磁閥動(dòng)作，使復(fù)合托架3的活塞下降，套筒降低，開關(guān)14確認(rèn)安全后，絲杠螺母及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可通過復(fù)合托架3。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向左移動(dòng)，開關(guān)12觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)13的電磁換向閥換向，復(fù)合托架3的活塞上升，套筒上升重新托平絲杠。絲杠2、精密軸承7工作時(shí)均采用連續(xù)注油潤(rùn)滑。所述伺服驅(qū)動(dòng)元件4指的是伺服電機(jī)或伺服馬達(dá)。所述執(zhí)行元件是指大型、精密數(shù)控螺紋磨床的砂輪拖板或工作臺(tái)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)控螺紋磨床主運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的定義，將沿工件的軸向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的縱向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)定義為Z軸，將沿工件的圓周坐標(biāo)作旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)定義為C軸，將沿工件的徑向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)定義X軸。本實(shí)用新型所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中并不局限于消隙齒輪傳動(dòng)，也可使用同步帶輪裝置， 蝸輪-蝸桿裝置，其工作原理是一致的。因此其變化也屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。綜合以上所知，本實(shí)用新型的以上實(shí)施方式為非窮舉，不對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施造成限制。
權(quán)利要求1.一種超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括絲杠O)、絲杠螺母、伺服驅(qū)動(dòng)元件G)、減速機(jī)構(gòu)、精密軸承副(7)、螺母座體殼(8)、旋轉(zhuǎn)套筒(9)；支撐機(jī)構(gòu)主要包括絲杠固定支架(11)、復(fù)合托架C3)、復(fù)合托架升降控制裝置、液壓及恒溫系統(tǒng)(1 ；所述復(fù)合托架C3)安裝在絲杠( 下方并與之相接，復(fù)合托架(3)的個(gè)數(shù)為一個(gè)以上；所述復(fù)合托架C3)是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒(9) 與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復(fù)合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)(1 、托架降低開關(guān)(15)、托架降低確認(rèn)開關(guān)(14)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)元件(4)與消隙齒輪(5)相接， 消隙齒輪(5)與臨接消隙齒輪(6)相接，臨接消隙齒輪(6)與旋轉(zhuǎn)套筒(9)連接；旋轉(zhuǎn)套筒(9)安裝在精密軸承(7)的內(nèi)圈里；所述的精密軸承(7)安裝在螺母座體殼⑶的內(nèi)孔里， 絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒(9)連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，其特征在于所述絲杠固定支架有兩個(gè)，所述復(fù)合托架(3)固定在絲杠固定支架(1)與另一個(gè)絲杠固定支架(11)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，其特征在于所述托架升起開關(guān) (12)與托架降低開關(guān)(15)分布在復(fù)合托架(3)兩側(cè)，托架降低確認(rèn)開關(guān)(14)位于托架降低開關(guān)(15)接近復(fù)合托架(3) 一側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了超長(zhǎng)行程精密傳動(dòng)裝置，技術(shù)方案是包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)，所述復(fù)合托架安裝在絲杠下方并與之相接，復(fù)合托架的個(gè)數(shù)為一個(gè)以上；所述復(fù)合托架是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復(fù)合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)、托架降低開關(guān)、托架降低確認(rèn)開關(guān)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)元件與消隙齒輪相接，消隙齒輪與臨接消隙齒輪相接，臨接消隙齒輪與旋轉(zhuǎn)套筒連接；旋轉(zhuǎn)套筒安裝在精密軸承的內(nèi)圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒連接在一起。有益效果在于提高了長(zhǎng)絲杠水平安裝精度，解決了長(zhǎng)絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中振擺問題，系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定可靠，長(zhǎng)度短。
文檔編號(hào)B23Q5/40GK202162607SQ201120223269
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者周斌, 曹漢寶, 田廣利 申請(qǐng)人:陜西漢江機(jī)床有限公司