CN102278440B - 一种具有深沟轨道的滚珠螺帽及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有深沟轨道的滚珠螺帽及其制造方法，滚珠螺帽旋出脱离滚珠丝杠后其内圆面的滚珠仍然被限制在深沟轨道内不会散落，方便滚珠螺帽旋出和旋入滚珠丝杠。这种滚珠螺帽的制造方法为：在传统技术将坯料钻孔形成内圆面之后，采用车削方法或旋风铣的方法加工内圆面，制造成深度大于滚珠半径、开口略小于滚珠直径、法向截面底边为圆弧上部为矩形的螺旋凹槽，然后采用本发明的螺旋切削工具导入螺旋凹槽进行切削形成深沟轨道，之后对深沟轨道进行热处理和表面处理。

Description

一种具有深沟轨道的滚珠螺帽及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有深沟轨道的滚珠螺帽及其制造方法，滚珠螺帽旋出脱离滚珠丝杠后其内圆面的滚珠仍然被限制在深沟轨道内不会散落，方便滚珠螺帽旋出和旋入滚珠丝杠。
背景技术
滚珠丝杠副是将滚珠丝杠或滚珠螺帽的旋转运动转化为滚珠螺帽或滚珠丝杠的轴向直线运动的机械构件，包括在外圆面上有螺旋滚动轨道的滚珠丝杠、在内圆面有螺旋滚珠轨道的滚珠螺帽、以及多个可在滚珠滚动轨道内部循环滚动的滚珠。
在现有的应用中，无论滚珠丝杠外圆面的滚珠滚动轨道和滚珠螺帽内圆面的滚珠滚动轨道，在滚珠与其吻合时，都是小于半个球面的部分在滚动轨道内，因此在滚珠丝杠与滚珠螺帽未装配到一起时，滚珠无法被限制在滚珠螺帽或滚珠丝杠的轨道内。装配之后，滚珠被限制在滚珠螺帽和滚珠丝杠的滚珠滚动轨道之间沿滚珠滚动轨道和循环通道滚动。滚珠丝杠的一般应用中，滚珠螺帽在滚珠丝杠表面往复运动，正常工作情况下滚珠螺帽不需要脱离滚珠丝杠，只是在装配和维修时才需要脱离，一旦滚珠螺帽脱离滚珠丝杠，滚珠就会散落，给装配和维修带来极大不便。另外，在一些特殊应用中，滚珠螺帽需要经常旋出脱离滚珠丝杠，旋入装配到滚珠丝杠上，现有的滚珠螺帽在脱离滚珠丝杠时，滚珠就从轨道中掉落，因此是无法胜任这种工作情况的。如果滚珠螺帽的滚珠滚动轨道为深沟轨道，即轨道深度大于滚珠半径，且轨道开口小于滚珠直径，那么滚珠在滚珠螺帽的深沟轨道中就不会直接从滚珠螺帽的内圆面掉落出来，就能够实现滚珠螺帽与滚珠丝杠的方便装配、维修及上述特殊应用场合。
现有的滚珠螺帽和滚珠丝杠的滚珠滚动轨道，轨道较浅、轨道开口宽度大于轨道底部宽度，因此可以采用切削加工和磨削加工，相对容易制造。如果滚珠滚动轨道为深沟轨道，即轨道深度大于滚珠半径，而轨道开口小于滚珠直径，那么普通的切削和磨削加工工具都将无能为力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题，即滚珠螺帽内圆面具有深沟轨道，滚珠螺帽脱离滚珠丝杠之后，滚珠不会从滚珠螺帽的深沟轨道中散落掉出的滚珠螺帽，以及简单而方便的制造这种滚珠螺帽的方法。
为了达到这种目标，本发明的技术方案是这样的：一种具有深沟轨道的滚珠螺帽，其内圆面的螺旋状滚珠滚动轨道为深沟轨道4，深沟轨道4的深度大于滚珠3的半径，但轨道开口小于滚珠3的直径。这种结构的深沟轨道4，滚珠3进入其中，大半个球面在轨道内部，小半个球面通过轨道开口露出。滚珠螺帽2旋入滚珠丝杠1时，滚珠3大部分球面在滚珠螺帽2的深沟轨道4中吻合，小部分球面在滚珠丝杠轨道5中吻合。滚珠螺帽内圆面2a和滚珠丝杠外圆面1a不接触。
所述的一种具有深沟轨道的滚珠螺帽，其滚珠3从滚珠螺帽2两端的深沟轨道4切入口装入或从循环导向孔装入，滚珠3不能从滚珠螺帽内圆面直接装入深沟轨道4，也不能从内圆面的深沟轨道4中掉出。滚珠3的循环方式可以采用内循环、外循环或端盖循环方式。
根据本发明所述的一种具有深沟轨道的滚珠螺帽，提供一种制造该滚珠螺帽的方法，在传统技术将坯料钻孔形成内圆面之后，采用车削方法或旋风铣的方法加工内圆面，制造成深度大于滚珠半径、开口略小于滚珠直径、法向截面底边为圆弧上部为矩形的螺旋凹槽，然后采用螺旋切削工具导入螺旋凹槽进行切削形成深沟轨道，之后对深沟轨道进行热处理和表面处理。
所述的加工方法中，因为已经用传统切削方法加工出了开口与内部同样宽度但深度较深底边为弧形的螺旋凹槽，因此再采用带有与深沟轨道法向截面相同截面的螺旋切削工具，可以一次切削成形，减少了加工难度，降低加工成本，其精度也相对较高。螺旋切削工具采用数控机床进行控制，保证数据的准确。
所述的加工方法中，经过螺旋切削工具加工之后，在滚珠螺帽的内圆面形成了一条轨道深度大于滚珠半径，轨道口小于滚珠直径的深沟轨道，采用传统热处理技术进行表面硬化，之后采用电解抛光技术提高表面光滑度。
所述的加工方法中，螺旋切削工具6包括导向定位杆6-1、螺旋限位丝6-2、起始切削刀头6-3、中间切削刀头6-4、成形切削刀头6-5、螺旋状刀身6-6、刀具载体6-7、夹持柄6-8；导向定位杆6-1与滚珠螺帽内圆面形成滑配合，螺旋限位丝6-2与已加工形成的螺旋凹槽完全吻合，以确保切削刀头轴向导入螺旋凹槽；螺旋限位丝6-2、螺旋状刀身6-6与刀具载体6-7焊为一体；各个螺旋状刀身6-6的起始端加工成切削刀头，起始切削刀头6-3的截面小于深沟轨道的法向截面，中间切削刀头6-4可为多个，其截面逐渐增大但小于深沟轨道的法向截面，成形切削刀头6-5截面与深沟轨道的法向截面完全相同；螺旋状刀身6-6的螺旋角度与深沟轨道的螺旋角度一致，以推动切削刀头进入到深沟轨道内部；每个螺旋状刀身6-6和下一个切削刀头之间留有空隙，以容纳切削下的铁屑；各个螺旋状刀身6-6沿螺旋线围绕刀具载体6-7对称分布。
本发明的有益效果是：滚珠螺帽脱离滚珠丝杠时，滚珠不会从滚珠螺帽的深沟轨道内散落掉出，因而可以方便的旋入和旋出，为装配和维护带来极大的方便，同时也满足了一些滚珠螺帽在工作过程中需要脱离出和装配入滚珠丝杠的场合使用。
附图说明
图1为本发明的总体原理结构图，也可作为摘要附图。
图2为本发明滚珠深沟轨道法向截面示意图。
图3为本发明螺旋切削工具的结构图。
其中：
1、滚珠丝杠
1a、滚珠丝杠外圆面
1b、滚珠丝杠轨道底面
2、滚珠螺帽
2a、滚珠螺帽内圆面
2b、滚珠螺帽轨道底面
3、滚珠
3a、滚珠圆心面
4、深沟轨道
5、滚珠丝杠轨道
6、螺旋切削工具
6-1、导向定位杆
6-2、螺旋限位丝
6-3、起始切削刀头
6-4、中间切削刀头
6-5、成形切削刀头
6-6、螺旋状刀身
6-7、刀具载体
6-8、夹持柄
具体实施方式
图1和图2是本发明的原理结构图。滚珠螺帽2内圆面上的深沟轨道4深度比滚珠3的半径要大，但轨道开口比滚珠3的直径要小，因此滚珠3在深沟轨道4中，大部分在深沟轨道4内部，小部分露出轨道外面，露出的部分球面与滚珠丝杠轨道5吻合。图2详细显示了这种结构的法向截面，滚珠圆心面3a到滚珠螺帽轨道底面2b的距离(即滚珠3的半径)，小于滚珠螺帽内圆面2a到滚珠螺帽轨道底面2b的距离(即滚珠螺帽轨道深度)，滚珠3大部分处在深沟轨道4中。滚珠丝杠外圆面1a与滚珠螺帽内圆面2a之间有缝隙，即滚珠螺帽2旋入滚珠丝杠1时，滚珠3被限制在深沟轨道4和滚珠丝杠轨道5之间，能够在轨道内滚动，但滚珠螺帽2和滚珠丝杠1不接触。
制造该滚珠螺帽的步骤是：
第一步，选取或截取滚珠螺帽坯料，采用传统方法在坯料中心钻孔，形成滚珠螺帽的内圆面，并精加工内外圆面；
第二步，采用车削工具或旋风铣工具在滚珠螺帽内圆面加工出螺旋凹槽，该螺旋凹槽的深度大于滚珠半径、开口略小于滚珠直径、法向截面接近底边为圆弧上部为矩形；
第三步，采用如图3的螺旋切削工具导入到第二步制造出的螺旋凹槽中，对凹槽进行截面成形加工。此过程采用机床加工，以保证数据的准确性。将滚珠螺帽固定在卡盘中心，将螺旋切削工具6的夹持柄6-8安装在刀具固定架上，使其与滚珠螺帽工件同心。使刀架的移动数据与螺旋的导程数据相配合，以完好吻合螺旋凹槽。导向定位杆6-1首先进入到滚珠螺帽内圆中，螺旋限位丝6-2跟随进入，并将螺旋切削工具6与滚珠螺帽准确同心定位。随着螺旋切削工具6推进，起始切削刀头6-3、中间切削刀头6-4、成形切削刀头6-5依次切削凹槽中下部，最终形成所要求截面的深沟轨道。
第四步，对于第三步加工出的深沟轨道，首先采用渗碳或淬火热处理技术，使轨道表面具有要求的硬度。然后采用电解抛光表面处理技术，使轨道表面达到要求的光滑度，并提高工作效率、提高产品的工作精度和使用寿命。

Claims (1)

1.一种具有深沟轨道的滚珠螺帽的制造方法，其特征在于：在传统技术将坯料钻孔形成内圆面之后，采用车削方法或旋风铣的方法加工内圆面，制造成深度大于滚珠半径、开口略小于滚珠直径、法向截面底边为圆弧上部为矩形的螺旋凹槽，然后采用螺旋切削工具(6)导入螺旋凹槽进行切削形成深沟轨道，之后对深沟轨道进行热处理和表面处理；螺旋切削工具(6)包括：导向定位杆(6-1)、螺旋限位丝(6-2)、起始切削刀头(6-3)、中间切削刀头(6-4)、成形切削刀头(6-5)、螺旋状刀身(6-6)、刀具载体(6-7)、夹持柄(6-8)；导向定位杆(6-1)与滚珠螺帽内圆面形成滑动配合，螺旋限位丝(6-2)与已加工形成的螺旋凹槽完全吻合，以确保切削刀头轴向导入螺旋凹槽；螺旋限位丝(6-2)、螺旋状刀身(6-6)与刀具载体(6-7)焊为一体；各个螺旋状刀身(6-6)的起始端加工成各个切削刀头，起始切削刀头(6-3)的法向截面小于深沟轨道的法向截面，中间切削刀头(6-4)为多个，多个中间切削刀头(6-4)按从前向后顺序其法向截面逐渐增大，且都小于深沟轨道的法向截面；成形切削刀头(6-5)法向截面与深沟轨道的法向截面完全相同；螺旋状刀身(6-6)的螺旋角度与深沟轨道的螺旋角度一致，以推动切削刀头进入到深沟轨道内部；每个螺旋状刀身(6-6)和下一个切削刀头之间留有空隙，以容纳切削下的铁屑；各个螺旋状刀身(6-6)沿螺旋线围绕刀具载体(6-7)对称分布。
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