CN101020298A

CN101020298A - 一种磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法

Info

Publication number: CN101020298A
Application number: CN 200710013372
Authority: CN
Inventors: 姜洪奎; 宋现春; 于复生; 张佐营
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-08-22

Abstract

本发明提供了一种磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法，是将砂轮轴线相对于螺母的轴线偏转一定角度β进行安装对螺母滚道磨削，偏转方向与螺母滚道的法截面的法线方向相同，角度β是在螺母螺旋升角的基础上减少角度a，a大于0°小于或等于10°；同时根据角度β改变砂轮回转面的轴向截形。本发明避免了因为导程角过大而造成的砂轮轴与螺母之间的干涉现象，同时也保证了磨削加工时的刚度。由于改变砂轮安装角的同时也改变了砂轮的轴向截形，因此可以制造小直径、大导程的滚珠螺母，并且砂轮的轴径没有发生变化，保证了磨削质量。

Description

一种磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法

技术领域

本发明涉及大导程丝杠副中螺母滚道的磨削加工方法，属于螺母滚道的磨削工艺技术领域。

背景技术

随着高速加工技术的发展，机床进给速度的提高成为越来越迫切的问题，这就要求机床的主要进给功能部件——滚珠丝杠副有较大的dN(d，表示滚珠丝杠副的公称直径；N，表示滚珠丝杠副的转速)值。目前提高滚珠丝杠副的驱动速度主要是通过增大滚珠丝杠副的导程值来实现的，但增加大导程的同时也加大了加工制造难度。当螺母的导程过大时，砂轮轴线与螺母中心轴线之间的夹角即导程角过大，砂轮轴与磨削滚道面发生干涉，使砂轮不能够越过这一位置进行磨削，这样就限制了可以加工螺母的长度。这样大导程的螺母磨削加工变得比较困难。日本有个公司将砂轮轴与螺母的中心轴平行的进行磨削，这种方案对螺母加工，砂轮轴的尺寸没有限制，但是砂轮与螺纹滚道面之间易形成过切。目前的大导程螺母的加工，主要采用较小尺寸直径的磨轮进行磨削，这样磨削系统刚度变小，造成砂轮轴变形和振动，而且磨削的导程不能太大。

发明内容

针对现有大导程螺母磨削加工方法的不足，本发明提供一种避免砂轮轴与螺母之间干涉、磨削加工时的刚度高、能够保证磨削质量的磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法。

本发明的磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法是：

将砂轮轴线相对于螺母的轴线偏转一定角度β进行安装对螺母滚道磨削，角度β的偏转方向与螺母滚道的法截面的法线方向相同，角度β是在螺母螺旋升角的基础上减少角度a，a大于0°小于或等于10°；同时根据角度β改变砂轮回转面的轴向截形。

砂轮回转面的轴向截形的求解方法如下：

以螺母螺旋滚道的法截面为已知条件，根据砂轮回转面与被加工螺旋面在任意时刻必须相切的原理，用数值方法求解接触线方程，得出一系列接触点；进而将求出的接触点绕砂轮轴线回转，就可求出砂轮回转面的轴向截形。

上述方法，一方面，通过改变砂轮的安装角，使安装角比螺母的螺旋升角小，避免了因为导程角过大而造成的砂轮轴与螺母之间的干涉现象，同时保证磨削加工时的刚度。另一方面，根据螺旋面加工原理，提出了砂轮轴向截形的计算方法，并按照计算结果改进修整砂轮靠模板的形状，从而改变了砂轮的轴向截形，保证了加工后螺母螺旋面的形状。

本发明避免了因为导程角过大而造成的砂轮轴与螺母之间的干涉现象，由于改变砂轮安装角的同时也改变了砂轮的轴向截形，因此可以制造小直径、大导程的滚珠螺母，并且砂轮的轴径没有发生变化，保证了磨削加工时的刚度，同时也保证了磨削质量。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为在安装角为β时，所求解出的砂轮回转面的轴向截形。

其中：1、砂轮，2、螺母。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，加工导程为40mm的螺母2时，将砂轮1的轴线相对于螺母2的轴线偏转一定角度β(即安装角)，使安装角β＝14.286°，相对于螺旋升角17°39′(

H为滚珠丝杠副的导程，R₀为丝杠副公称半径)，β角减少了3°。

砂轮轴向截形的计算：

接触线方程

f (u, θ) = y + z \tan β - \frac{n_{z} \tan β + n_{y}}{n_{x}} (x - T) = 0

其中

\{\begin{matrix} x = (R_{0} - e + R \cos u) \cos θ + (- e + R \sin u) \sin α \sin θ \\ y = (R_{0} - e + R \cos u) \sin θ - (- e + R \sin u) \sin α \cos θ \\ z = (R \sin u - e) \cos α + \frac{H}{2 π} θ \end{matrix}

\{\begin{matrix} n_{x} = (- R \sin u \cos θ - R \cos u \sin α \sin θ) \cdot H - x \cdot (- R \cos u \cos α + Hθ) \\ n_{y} = (- R \cos u \cos θ + Hθ) \cdot (- y) + (- R \sin u \cos θ - R \cos u \sin α \sin θ) \cdot H \\ n_{z} = (- R \sin u \cos θ - R \cos u \sin α \sin θ) \cdot x + (- R \sin u \sin θ + R \cos u \sin α \cos θ) y \end{matrix}

(x，y，z)——螺旋面上点的坐标

R，R₀——分别为滚珠半径，丝杠副公称半径

θ——滚珠丝杠副的接触角

H——滚珠丝杠副的导程

T——丝杠轴与砂轮轴之间的最小距离

截形的求解方程

\{\begin{matrix} Z_{W} = z_{m} \\ R_{W} = \sqrt{{(x_{m} - T)}^{2} + {(y_{m} \cos β + z_{m} \sin β)}^{2}} \end{matrix}

x_m，y_m，z_m—接触点的坐标

β—安装角

根据以下参数计算轴向截形，所求解出的砂轮回转面的轴向截形如图2所示。

滚珠半径	R＝5.953mm
滚珠半径	R＝5.953mm	螺母底径	R₀＝40.5mm
导程	H＝40mm	螺母底径	R₀＝40.5mm
导程	H＝40mm	接触角	θ＝38°
砂轮安装角	β＝14.286°	接触角	θ＝38°
砂轮安装角	β＝14.286°	轴间最小距离	T＝4.0236mm

根据其计算的结果，对丝杠磨床的螺旋升角位置做出相应调整，磨削后的螺母与丝杠轴装配后，包含效果很好，摩擦力适中，滚珠丝杠副的整体性能得到了提高。

综合以上说明，本发明由于改变砂轮安装角的同时也改变了砂轮的轴向截形，因此可以制造小直径、大导程的滚珠螺母。并且砂轮的轴径没有发生变化，保证了磨削质量，摩擦力适中，提高了滚珠丝杠副的整体性能。

Claims

1.一种磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法，将砂轮轴线相对于螺母的轴线偏转一定角度β进行安装对螺母滚道磨削，偏转方向与螺母滚道的法截面的法线方向相同，其特征是：角度β是在螺母螺旋升角的基础上减少角度a，a大于0°小于或等于10°；同时根据角度β改变砂轮回转面的轴向截形。

2.根据权利要求书1所述的磨削大导程滚珠丝杠副螺母滚道的方法，其特征是：所述砂轮回转面的轴向截形的求解方法如下：

以螺旋滚道的法截面为已知条件，根据砂轮回转面与被加工螺旋面在任意时刻必须相切的原理，用数值方法求解接触线方程，得出一系列接触点；进而将求出的接触点绕刀具轴线回转，就可求出砂轮回转面的轴向截形。