CN104526435A - 一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构 - Google Patents

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史振文
夏润田
杨广泰
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    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
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    • B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
    • B23Q5/40—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls

Abstract

一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构，涉及数控机床的进给轴的轴承配置结构，主要应用于滚珠丝杠驱动的高速机床直线进给轴传动。动力输入端的支撑采用4 + 2套以上的精密推力角接触球轴承组合，非动力端支撑采用3套以上的精密推力角接触球轴承组合；精密推力角接触球轴承采用公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承；并且在丝杠的非动力端安装有高强度碟簧预载。本发明应用的是公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承，且轴承钢球数更多，因而轴向刚度比普通角接触轴承更高，起动扭矩小，实现了低驱动力高精度运转。大大提高轴承的轴向承载力和使用寿命。提高了高速机床的加工精度和稳定性。

Description

一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构
技术领域
本发明涉及一种数控机床的进给轴的轴承配置结构，特别涉及一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构，主要应用于滚珠丝杠驱动的高速机床直线进给轴传动。
背景技术
传统的数控机床丝杠进给轴，多采用多组普通角接触球轴承，或者深沟球轴承和推力球轴承的组合。但在高速机床上应用，这类配置均存在轴向抗力性能差、轴向预载不易控制、丝杠的支撑刚性不足问题。传统的数控机床丝杠进给轴，其丝杠两端的支撑轴承主要有三类配置形式。第一类是采用普通角接触球轴承或圆锥滚子轴承，为加强轴向力多成对使用；第二类采用深沟球轴承和推力球轴承的组合；第三类采用滚针轴承和推力圆柱滚子轴承的组合。在高速进给机床上，上述配置均存在短板，第一类配置角接触球的轴向承载力较差，圆锥滚子轴承的高速性能差；第二类轴向尺寸大且高速性能也较差；第三类适用于中低速、重载的工况。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构，利用丝杠精密推力角接触球轴承，解决上述问题，以提高高速进给轴的丝杠支撑刚性和稳定性，同时提高机床的加工精度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构，包括：电机、联轴器和丝杠，其特征是：动力输入端的支撑采用4 + 2套以上的精密推力角接触球轴承组合，非动力端支撑采用3套以上的精密推力角接触球轴承组合；所述的精密推力角接触球轴承为公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承；在丝杠的非动力端安装有高强度碟簧预载。
本发明的有益效果：
1、本发明是一种数控机床的进给轴的轴承配置结构。它提出丝杠支撑应用精密推力角接触球轴承，采用合理的组合配置结构，从而加强了滚珠丝杠的支撑刚性，提升了高速机床的进给轴的性能，提高了高速机床机床的加工精度和稳定性。它与以往结构区别是应用了结构更合理的丝杠精密推力角接触球轴承，并对其进行了合理的配置，提出了丝杠热伸长的补偿和轴承的合理润滑方式。
2、本发明提出应用公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承，并进行多种形式的组合应用，指出了高速进给轴的丝杠支撑刚性和稳定性的解决措施。
3、发明提出的滚珠丝杠支撑轴承配置，应用的是公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承，且轴承钢球数更多，因而轴向刚度比普通角接触轴承更高；与圆锥滚子轴承相比，起动扭矩小，实现了低驱动力高精度运转。同时丝杠两端采用多组轴承的组合应用，大大提高轴承的轴向承载力和使用寿命。
附图说明
图1为本发明滚珠丝杠两端支撑轴承配置的典型结构示意图。
附图中：1、电机；2、联轴器；3、精密推力角接触球轴承；4、丝杠；5、碟簧。
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说明：
本发明一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构如图1所示，包括：电机1、联轴器2和丝杠4，动力输入端的支撑采用4 + 2套以上的精密推力角接触球轴承3组合，非动力端支撑采用3套以上的精密推力角接触球轴承3组合；所述的精密推力角接触球轴承为公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承；在丝杠4的非动力端安装有高强度碟簧5预载。
一般丝杠的动力输入端的支撑，多采用4 + 2套或更多的推力角接触球轴承组合，非动力端支撑则采用3套或更多的推力角接触球轴承组合。轴承的组合可根据机床的进给轴的边界条件、结合轴承的计算资料选择。
同时在丝杠非动力端采用高强度碟簧预载，在保证轴承的预载前提下，解决了丝杠热伸长后出现轴承预载失效。碟簧的选择及预载同样要根据进给轴的边界条件计算。为了轴承提高寿命，对丝杠支撑轴承采用连续的油气润滑方式，以解决轴承的冷却和润滑问题。
精密推力角接触球轴承在丝杠支撑端的应用，不仅满足了进给轴的高转速需求，而且在保证传动刚性的前提下，提升了传动精度，也提高机床的可靠性和使用效率。
上面所述的实施例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保护范围进行限定，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做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1. 一种高速进给轴的滚珠丝杠端支撑轴承配置结构，包括：电机（1）、联轴器（2）和丝杠（4），其特征是：动力输入端的支撑采用4 + 2套以上的精密推力角接触球轴承（3）组合，非动力端支撑采用3套以上的精密推力角接触球轴承（3）组合；所述的精密推力角接触球轴承为公称接触角α=60°的丝杠专用精密推力角接触球轴承；在丝杠（4）的非动力端安装有高强度碟簧（5）预载。
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