CN102166720A - 一种滚珠丝杠副支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种能够保证滚珠丝杠副产生预拉伸和支撑轴承具有预加载荷的滚珠丝杠副支撑结构，包括基座，基座上固定安装有电机支撑座和轴承支架，电机支撑座位于轴承支架左侧，电机支撑座内固定安装有左端支撑轴承，轴承支架内固定安装有右端支撑轴承，左端支撑轴承和右端支撑轴承内共同相对旋转安装有滚珠丝杠副，滚珠丝杠副上带有左台阶和右台阶，左台阶位于右台阶左侧，滚珠丝杠副左端伸出至左端支撑轴承左侧，滚珠丝杠副右端伸出至右端支撑轴承右侧，滚珠丝杠副左端通过联轴器传动连接有伺服电机，电机支撑座左端固定安装有左端盖，所述左端支撑轴承外圈的左端顶在左端盖右端，左端支撑轴承外圈的右端顶在电机支撑座上。

Description

一种滚珠丝杠副支撑结构

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠副支撑结构。

背景技术

众所周知，滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件之一，它是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动。滚珠丝杠副是传统滑动丝杠的进一步延伸发展，这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来的改变一样，滚珠丝杠副因其优良的摩擦特性使它广泛的应用于工业设备、精密仪器、精密数控机床等领域。在数控机床的生产制造过程中，为了补偿因工作温度升高而引起的滚珠丝杠伸长，消除轴向间隙，增加滚珠丝杠副***的刚性和定位精度，需要对滚珠丝杠副进行预加负荷拉伸，其工作原理是使用支撑结构对滚珠丝杠副进行预拉伸，使滚珠丝杠内部受到向中心的内拉力，当温升上升时，丝杠欲向两头膨胀，这时这个膨胀的内部作用力恰恰被装配时的滚珠丝杠内部的内拉力所消除。

目前，对于需要进行预拉伸的滚珠丝杠副，其支撑结构比较常用的是固定-固定式。申请号为200910049658.0的专利公布了一种丝杠支撑结构及采用该支撑结构的丝杠预拉伸方法，这种丝杠支撑结构包括有左端轴承，其轴承内外圈在内外两侧都进行了轴向压紧；丝杠的右端轴承为止推轴承，其轴承内圈的内侧与丝杠台阶之间留有间隙，轴承外圈的外侧未进行轴向压紧，丝杠右端、在右端轴承的外侧旋有右端锁紧螺母，所述的右端锁紧螺母在轴向上向内挤压右端轴承的内圈，通过所述的右端锁紧螺母的旋紧程度控制丝杠的预紧拉伸量。申请号为200920069118.4的专利公布了一种加工中心三轴伺服进给传动结构，其特征在于：在所述的精密轴承两侧上分别安置一个外侧密封盒内侧密封，在滚珠丝杠上、靠近精密轴承是安置一个极限缓冲撞块； 在滚珠丝杠的后端丝杠内肩出预留间隙；在滚珠丝杠的尾端安装一个预拉伸锁紧螺母。上述两个专利的共同特点均是通过丝杠后端内肩预留间隙，通过旋紧锁紧螺母的旋转程度控制丝杠的预拉伸量，其缺点是滚珠丝杠后端的轴承内外圈无法同时进行轴向压紧，造成轴承内外圈受力不均、无预加载荷，轴承受力过大，这会加快轴承磨损，产生噪音，减少轴承使用寿命并影响机床运动精度。

2007年08期《制造技术与机床》刊登的“滚珠丝杠安装方式的研究”文献提出了滚珠丝杠预拉伸的结构安装图，其原理是与伺服电机直接联接的一端采用固定安装结构，使滚珠丝杠的轴向游隙几乎为零，另一端采用调整垫片来补偿，通过对预拉力与变形量进行理论计算，求出预拉值，文献中提出了过大的预拉力会烧坏支撑轴承，但未提出如何对轴承内外圈同时进行预紧，其结构仍然采用的是对支撑轴承的内圈进行定位和压紧。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证滚珠丝杠副产生预拉伸和支撑轴承具有预加载荷的滚珠丝杠副支撑结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种滚珠丝杠副支撑结构，包括基座，基座上固定安装有电机支撑座和轴承支架，电机支撑座位于轴承支架左侧，电机支撑座内固定安装有左端支撑轴承，轴承支架内固定安装有右端支撑轴承，左端支撑轴承和右端支撑轴承内共同相对旋转安装有滚珠丝杠副，滚珠丝杠副上带有左台阶和右台阶，左台阶位于右台阶左侧，滚珠丝杠副左端伸出至左端支撑轴承左侧，滚珠丝杠副右端伸出至右端支撑轴承右侧，滚珠丝杠副左端通过联轴器传动连接有伺服电机，其特征是：电机支撑座左端固定安装有左端盖，所述左端支撑轴承外圈的左端顶在左端盖右端，左端支撑轴承外圈的右端顶在电机支撑座上；滚珠丝杠副上螺纹连接有左端锁紧螺母，左端锁紧螺母位于左端支撑轴承左侧，左端锁紧螺母与左端支撑轴承之间设有左压盖，左压盖右端顶在所述左端支撑轴承内圈的左端，左端支撑轴承内圈的右端顶在滚珠丝杠副的左台阶 上；轴承支架右端固定安装有右端盖，所述右端支撑轴承外圈的右端顶在右端盖左端，右端支撑轴承外圈的左端顶在轴承支架上；滚珠丝杠副上还螺纹连接有右端锁紧螺母，右端锁紧螺母位于右端支撑轴承右侧，右端锁紧螺母与右端支撑轴承之间设有右压盖，右压盖左端顶在所述右端支撑轴承内圈的右端；滚珠丝杠副上固定安装有静螺纹套，静螺纹套右端顶在所述右端支撑轴承内圈的左端，静螺纹套外相对旋转安装有动螺纹套，动螺纹套左端顶在滚珠丝杠副的右台阶上。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套上螺纹连接有固定螺钉，固定螺钉的里端顶在所述静螺纹套上。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述固定螺钉与静螺纹套之间设有铜垫，铜垫位于固定螺钉所在的螺孔内。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套外螺纹连接有扭力套。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套外固定连接有轴用挡圈，所述扭力套顶在轴用挡圈上。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述扭力套上螺纹连接有调整螺钉，调整螺钉所在的螺孔内还设有压缩弹簧和钢球，压缩弹簧位于调整螺钉与钢球之间，所述动螺纹套的外圆上带有锥坑，钢球顶在锥坑内。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述基座与轴承支架之间设有垫片。

根据所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述右压盖与右端盖为迷宫式结构；所述左压盖与左端盖为迷宫式结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、既实现了滚珠丝杠副安装时的预拉伸要求，又能对滚珠丝杠副两端的左端支撑轴承和右端支撑轴承的内外圈均进行轴向压紧，保证了轴承内外圈受力的均衡性。

2、采用本发明提供的轴承预加载荷装置保证了达到滚珠丝杠副支撑轴承 预加载荷要求，减少了滚珠丝杠副右端轴承座总成的拆装次数，提高了装配效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A部放大图。

附图中：

1、垫片；2、右端支撑轴承；3、右端锁紧螺母；4、右压盖；5、右端盖；6、轴承支架；7、静螺纹套；8、固定螺钉；9、调整螺钉；10、压缩弹簧；11、滚珠丝杠副；12、左端支撑轴承；13、电机支撑座；14、左端盖；15、联轴器；16、伺服电机；17、左端锁紧螺母；18、左压盖；19、轴用挡圈；20、钢球；21、扭力套；22、铜垫；23、动螺纹套；24、基座。具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

一种滚珠丝杠副支撑结构，如图1所示，包括基座24，基座24上固定安装有电机支撑座13和轴承支架6，电机支撑座13位于轴承支架6左侧，电机支撑座13内固定安装有左端支撑轴承12，轴承支架6内固定安装有右端支撑轴承2，左端支撑轴承12和右端支撑轴承2内共同相对旋转安装有滚珠丝杠副11，滚珠丝杠副11上带有左台阶和右台阶，左台阶位于右台阶左侧，滚珠丝杠副11左端伸出至左端支撑轴承12左侧，滚珠丝杠副11右端伸出至右端支撑轴承2右侧，滚珠丝杠副11左端通过联轴器15传动连接有伺服电机16，电机支撑座13左端固定安装有左端盖14，所述左端支撑轴承12外圈的左端顶在左端盖14右端，左端支撑轴承12外圈的右端顶在电机支撑座13上；滚珠丝杠副11上螺纹连接有左端锁紧螺母17，左端锁紧螺母17位于左端支撑轴承12左侧，左端锁紧螺母17与左端支撑轴承12之间设有左压盖18，左压盖18右端顶在所述左端支撑轴承12内圈的左端，左端支撑轴承12内圈的右端顶在滚珠丝杠副11的左台阶上；轴承支架6右端固定安装有右端盖5，所述右端支撑轴承2外圈的右端顶在右端盖5左端，右端支撑轴承2外圈的左端顶在轴承支架6上；滚珠丝杠副11上还螺纹连接有右端锁 紧螺母3，右端锁紧螺母3位于右端支撑轴承2右侧，右端锁紧螺母3与右端支撑轴承2之间设有右压盖4，右压盖4左端顶在所述右端支撑轴承2内圈的右端；滚珠丝杠副11上固定安装有静螺纹套7，静螺纹套7右端顶在所述右端支撑轴承2内圈的左端，静螺纹套7外相对旋转安装有动螺纹套23，动螺纹套23左端顶在滚珠丝杠副11的右台阶上。所述动螺纹套23上螺纹连接有固定螺钉8，固定螺钉8的里端顶在所述静螺纹套7上。所述固定螺钉8与静螺纹套7之间设有铜垫22，铜垫22位于固定螺钉8所在的螺孔内。所述动螺纹套23外螺纹连接有扭力套21。所述动螺纹套23外固定连接有轴用挡圈19，所述扭力套21顶在轴用挡圈19上。所述扭力套21上螺纹连接有调整螺钉9，调整螺钉9所在的螺孔内还设有压缩弹簧10和钢球20，压缩弹簧10位于调整螺钉9与钢球20之间，所述动螺纹套23的外圆上带有锥坑，钢球20顶在锥坑内。所述基座24与轴承支架6之间设有垫片1。所述右压盖4与右端盖5为迷宫式结构；所述左压盖18与左端盖14也为迷宫式结构。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

在本实施例中，静螺纹套、动螺纹套、调整螺钉、压缩弹簧、钢球、铜垫、紧固螺钉、轴用挡圈、扭力套组合在一起叫做轴承预加载荷装置，其中的静螺纹套的内孔与滚珠丝杠副的右端轴颈小间隙配合，静螺纹套的外螺纹与动螺纹套的内螺纹配合，扭力套的内孔与动螺纹套的外径间隙配合，通过置于轴用挡圈、钢球、压缩弹簧、调整螺钉与动螺纹套相连，通过给予一定的扭力旋动扭力套可以调整静螺纹套与动螺纹套两端面的轴向尺寸，对右端支撑轴承施加预加载荷，旋紧紧固螺钉，推动铜垫顶紧静螺纹套，保证静螺纹套与动螺纹套两端面的轴向尺寸不发生变化。

本发明应用于数控机床领域，使用在数控机床的X、Y、Z轴进给***中。

安装时，首先对左端支撑轴承的内外圈进行限位、压紧，右端通过调整垫片和调整右端锁紧螺母的旋转程度来控制滚珠丝杠的预拉伸量，最后通过轴承预加载荷装置对右端支撑轴承内圈施加预加载荷，以保证右端支撑轴承内外圈受力的均衡性。

滚珠丝杠副通过两端的电机支撑座、轴承支架和右端支撑轴承、左端支撑轴承安装在基座上，左端通过联轴器与伺服电机相连，左端支撑轴承的内外圈通过电机座支撑座、左端盖、左压盖、左端锁紧螺母进行了轴向压紧；右端支撑轴承的内外圈通过轴承支架、右端盖、右压盖、轴承预加载荷装置、右端锁紧螺母进行了预紧。

本发明中的电机支撑座通过螺钉固定安装在基座上，左端支撑轴承的外圈通过与电机支撑座固定联接的左端盖定位压紧，左端支撑轴承的内圈通过滚珠丝杠副的左台阶和左压盖、左端锁紧螺母定位压紧，左端盖与左压盖为迷宫式结构，起到对左端支撑轴承密封防护的作用；伺服电机固定安装在电机支撑座上，通过联轴器与滚珠丝杠副相连，将动力传递给滚珠丝杠副，实现机床的进给；本发明中的右端支撑轴承安装在轴承支架中，轴承支架通过螺钉固定安装在基座上，右端支撑轴承的外圈通过与轴承支架固定联接的右端盖定位压紧，右端支撑轴承的内圈通过滚珠丝杠副的右台阶和右压盖、右端锁紧螺母、动螺纹套、静螺纹套定位压紧，右端盖与右压盖为迷宫式结构，起到对右端支撑轴承密封防护的作用。

在本发明中，滚珠丝杠副的预拉伸量可以通过垫片来调整，在预拉伸量调整之前，动螺纹套与静螺纹套两端面之间的距离小于滚珠丝杠副的右台阶端面与右端支撑轴承内圈左端面之间的距离，在滚珠丝杠副达到预拉伸量要求后，旋动扭力套带动动螺纹套旋转，使静螺纹套产生轴向移动，扭力套的内孔与动螺纹套的外圆之间为小间隙配合，轴向通过轴用挡圈限定轴向位置，扭力套上沿圆周均布有3个螺纹孔和扭力孔，置于螺纹孔中的调整螺钉通过压缩弹簧将钢球压入动螺纹套外圆上的锥坑内，旋转调整螺钉可以调节扭力套扭力的大小，当扭力套的扭力达到支撑轴承预加载荷要求时，扭力套沿动 螺纹套的外圆打滑，旋紧固定螺钉，推动铜垫压紧静螺纹套外圆螺纹，以防止动螺纹套和静螺纹套在滚珠丝杠副传动过程中产生松动。

Claims (8)

1.一种滚珠丝杠副支撑结构，包括基座(24)，基座(24)上固定安装有电机支撑座(13)和轴承支架(6)，电机支撑座(13)位于轴承支架(6)左侧，电机支撑座(13)内固定安装有左端支撑轴承(12)，轴承支架(6)内固定安装有右端支撑轴承(2)，左端支撑轴承(12)和右端支撑轴承(2)内共同相对旋转安装有滚珠丝杠副(11)，滚珠丝杠副(11)上带有左台阶和右台阶，左台阶位于右台阶左侧，滚珠丝杠副(11)左端伸出至左端支撑轴承(12)左侧，滚珠丝杠副(11)右端伸出至右端支撑轴承(2)右侧，滚珠丝杠副(11)左端通过联轴器(15)传动连接有伺服电机(16)，其特征是：电机支撑座(13)左端固定安装有左端盖(14)，所述左端支撑轴承(12)外圈的左端顶在左端盖(14)右端，左端支撑轴承(12)外圈的右端顶在电机支撑座(13)上；滚珠丝杠副(11)上螺纹连接有左端锁紧螺母(17)，左端锁紧螺母(17)位于左端支撑轴承(12)左侧，左端锁紧螺母(17)与左端支撑轴承(12)之间设有左压盖(18)，左压盖(18)右端顶在所述左端支撑轴承(12)内圈的左端，左端支撑轴承(12)内圈的右端顶在滚珠丝杠副(11)的左台阶上；轴承支架(6)右端固定安装有右端盖(5)，所述右端支撑轴承(2)外圈的右端顶在右端盖(5)左端，右端支撑轴承(2)外圈的左端顶在轴承支架(6)上；滚珠丝杠副(11)上还螺纹连接有右端锁紧螺母(3)，右端锁紧螺母(3)位于右端支撑轴承(2)右侧，右端锁紧螺母(3)与右端支撑轴承(2)之间设有右压盖(4)，右压盖(4)左端顶在所述右端支撑轴承(2)内圈的右端；滚珠丝杠副(11)上固定安装有静螺纹套(7)，静螺纹套(7)右端顶在所述右端支撑轴承(2)内圈的左端，静螺纹套(7)外相对旋转安装有动螺纹套(23)，动螺纹套(23)左端顶在滚珠丝杠副(11)的右台阶上。

2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套(23)上螺纹连接有固定螺钉(8)，固定螺钉(8)的里端顶在所述静螺纹套(7)上。

3.根据权利要求2所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述固定螺钉(8)与静螺纹套(7)之间设有铜垫(22)，铜垫(22)位于固定螺钉(8)所在的螺孔内。

4.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套(23)外螺纹连接有扭力套(21)。

5.根据权利要求4所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述动螺纹套(23)外固定连接有轴用挡圈(19)，所述扭力套(21)顶在轴用挡圈(19)上。

6.根据权利要求5所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述扭力套(21)上螺纹连接有调整螺钉(9)，调整螺钉(9)所在的螺孔内还设有压缩弹簧(10)和钢球(20)，压缩弹簧(10)位于调整螺钉(9)与钢球(20)之间，所述动螺纹套(23)的外圆上带有锥坑，钢球(20)顶在锥坑内。

7.根据权利要求6所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述基座(24)与轴承支架(6)之间设有垫片(1)。

8.根据权利要求7所述的一种滚珠丝杠副支撑结构，其特征是：所述右压盖(4)与右端盖(5)为迷宫式结构；所述左压盖(18)与左端盖(14)为迷宫式结构。

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