CN104589126B - 滚珠丝杆用整体轴承机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杆用整体轴承机构，包括，丝杆，其端部设置轴肩部，所述轴肩部设置螺纹部；法兰式轴承套，其内部开有台阶状通孔，所述台阶状通孔由大小圆孔组成，所述大小圆孔同轴设置；轴承组，其由至少两个同型号的轴承组成，所述轴承组安装在所述大圆孔内；压盖，其为圆盘状结构，圆心开有通轴孔，所述压盖一端设有一个圆柱状的凸台，所述凸台装入到所述大圆孔中并与所述轴承组的外端面贴合；锁紧螺母，其与所述丝杆的螺纹部匹配安装；其中，所述轴承组的内端面与所述大小圆孔形成的台阶面相贴合，所述锁紧螺母的内端面与所述压盖的外端面相贴合。本发明大大加强了轴承接触刚性和高精度的稳定的回转性能，且定位精度稳定性好。

Description

滚珠丝杆用整体轴承机构
技术领域
本发明涉及一种丝杆支撑装置，特别涉及一种滚珠丝杆用整体轴承机构。
背景技术
滚珠丝杆副是由丝杆、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，是在丝杆与螺母间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杆副是精密机床上最常使用的传动元件，是将丝杆的旋转运动转化为螺母的直线运动，或者将螺母的直线运动转化为丝杆的旋转运动的理想产品，同时其具备高精度、可逆性和高效率的特点。
精密机床的进给系统要获得高传动精度，除了滚珠丝杆副本身要满足刚度要求外，滚珠丝杆的正确安装与支持机构也不容小视。在现有机床中，滚珠丝杆的安装固定方式一般有四种：(1)“固定-固定”型，该形式两端分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担，也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度，适用于高速高精度的场合；(2)“固定-游动”型，该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变产生的应力，适用于中转速、高精度的场合；(3)“支承-支承”型，该形式两端分别设置一个轴承，分别承受径向力和单方向的轴向力，随负荷方向的变化，分别由两个轴承单独承担某一方向的力，适用于中转速、中精度的场合；(4)“固定-自由”型，该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端悬空成自由状态，负荷均由同一对轴承副承担，并且需克服丝杆回转离心力造成的弯矩，适用于低转速，中精度，轴向长度短的场合。本发明主要针对“固定-固定”型安装方式进行阐述。
采用“固定-固定”型安装方式的滚珠丝杆副的整体刚度主要受丝杆固有刚度、轴承刚度、轴承游隙、轴承与轴承套间的游隙等要素影响。由于丝杆固有刚度、轴承刚度是固定不可变的，所以只有通过消除或减小轴承游隙、轴承与轴承套间游隙的方式来提高滚珠丝杆副的整体刚度，归根结底就取决于轴承预紧力的施加方式。
目前国内数控机床各运动轴的滚珠丝杆支撑轴承组装都是在装配现场进行，由于轴承游隙调整不当，轴承在装入轴承套时轴承外圈端面与轴承套端面、轴承内圈端面与滚珠丝杆轴台阶面容易产生间隙，压盖端面的尺寸精度、位置精度差，因而在机床各轴运动中容易产生发热、轴窜动，造成滚珠丝杆旋转精度、刚性、抗颤振动切削性能降低，温升及热变形加大，进而影响到加工零件的精度、表面质量等。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种滚珠丝杆用整体轴承机构，其能够通过设定适当的轴向预紧力来消除或减小轴承游隙、轴承外圈端面与轴承套端面间隙、轴承内圈端面与滚珠丝杆轴台阶面间隙，从而滚珠丝杆副在不同的工况能保持相对平稳的工作状态。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种滚珠丝杆用整体轴承机构，包括：
丝杆，其为圆柱杆状结构，所述丝杆的端部设置轴肩部，所述轴肩部设置螺纹部；
法兰式轴承套，其为圆柱和法兰盘的组合结构，所述法兰式轴承套内部开有台阶状通孔，所述台阶状通孔由一大圆孔和一小圆孔组成，所述大圆孔和小圆孔同轴连通设置，所述大圆孔开在法兰盘端面，所述小圆孔开在圆柱端面；
轴承组，其由至少两个同型号的轴承组成，所述轴承组安装在所述大圆孔内；
压盖，其为圆盘状结构，圆心开有通轴孔，所述压盖一端设有一个圆柱状的凸台，所述凸台装入到所述大圆孔中并与所述轴承组的外端面贴合；
锁紧螺母，其与所述丝杆的螺纹部匹配安装；
圆环柱状结构的内隔套和外隔套；以及
圆环状结构的内密封圈和外密封圈，
其中，所述轴承组的内端面与所述大小圆孔形成的台阶面相贴合，所述丝杆端部依次穿过所述小圆孔、所述轴承组与所述压盖，所述轴肩伸出所述轴承套法兰盘的端面，所述锁紧螺母的内端面与所述压盖的外端面相贴合，所述隔套外径略小于所述小圆孔半径，而内径与所述丝杆轴肩部半径相同，所述内隔套安装于所述小圆孔与所述丝杆轴肩之间，所述外隔套安装于所述压盖与所述丝杆轴肩之间，所述内密封圈安装在所述内隔套上，所述外密封圈安装在所述外隔套上。
采用上述结构的支撑机构，可通过调整压紧螺母在丝杆轴肩部的位置来设定作用与压盖上的丝杆轴向力的大小，从而在不同的工况下能够调整轴承的轴向预紧力和丝杆预拉伸力。
优选的是，本发明还包括机床固定座，法兰式轴承套上设有若干A型螺栓孔，法兰式轴承套通过A型螺栓与所述机床固定座安装固定，压盖上设有若干B型螺栓孔，压盖可通过B型螺栓与所述法兰式轴承套安装固定。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
可通过调整压紧螺母在丝杆轴肩部的位置来设定作用与压盖上的丝杆轴向力的大小，从而在不同的工况下能够调整轴承的轴向预紧力和丝杆预拉伸力，消除或减小轴承游隙、轴承外圈端面与轴承套端面间隙、轴承内圈端面与滚珠丝杆轴台阶面间隙，从而滚珠丝杆副在不同的工况能保持相对平稳的工作状态；
其反向间隙、丝杆振动、滚珠丝杆副的运动噪声明显减小；
机床的加工精度与滚珠丝杆副的使用寿命得到提高；
在维持相同工作寿命的同时，轴承可以承受更高的载荷。
附图说明
图1为本发明滚珠丝杆用整体轴承机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其他元件或其组合的存在或添加。
图1示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：
丝杆5，其为圆柱杆状结构，所述丝杆5的端部设置轴肩部，所述轴肩部设置螺纹部；
法兰式轴承套1，其为圆柱和法兰盘的组合结构，所述法兰式轴承套1内部开有台阶状通孔，所述台阶状通孔由一大圆孔和一小圆孔组成，所述大圆孔和小圆孔同轴连通设置，所述大圆孔开在法兰盘端面，所述小圆孔开在圆柱端面；
轴承组2，其由至少两个同型号的轴承组成，所述轴承组2安装在所述大圆孔内；
压盖3，其为圆盘状结构，圆心开有通轴孔，所述压盖3一端设有一个圆柱状的凸台，所述凸台装入到所述大圆孔中并与所述轴承组2的外端面贴合；
锁紧螺母4，其与所述丝杆的螺纹部匹配安装；
其中，所述轴承组2的内端面与所述大小圆孔形成的台阶面相贴合，所述丝杆端部依次穿过所述小圆孔、所述轴承组2与所述压盖3，所述轴肩伸出所述法兰式轴承套1法兰盘的端面，所述锁紧螺母4的内端面与所述压盖3的外端面相贴合。
使用时，可通过调整锁紧螺母4在丝杆轴肩部的位置来设定作用于压盖3上的丝杆轴向力的大小，从而在不同的工况下能够调整轴承的轴向预紧力和丝杆预拉伸力。
在本发明中，可以设置圆环柱状结构的内隔套32和外隔套31，所述隔套外径略小于所述小圆孔半径，而内径与所述丝杆轴肩部半径相同，所述内隔套32安装于所述小圆孔与所述丝杆轴肩之间，所述外隔套31安装于所述压盖与所述丝杆轴肩之间。采用隔套装置可以有利于各个组件的安装与轴向预紧力的施加。
在本发明中，还可以设置圆环状结构的内密封圈34和外密封圈33，所述内密封圈安装在所述内隔套32上，所述外密封圈安装在所述外隔套31上。密封圈可以防止长时间的工作中水或灰尘进入轴承内。
本发明还包括机床固定座6，法兰式轴承套1上设有若干A型螺栓孔10，法兰式轴承套通过A型螺栓与机床固定座6安装固定，压盖3上设有若干B型螺栓孔30，压盖3可通过B型螺栓与法兰式轴承套1安装固定。
工作原理：将整体轴承机构安装在机床固定座6上，装上滚珠丝杆副，用A型螺栓拧紧整体轴承机构，用滑块、检测杆、千分表对滚珠丝杆副进行校正，确保千分表显示的滚珠丝杆副在垂直水平两个方向与机床导轨的平行度在0.01毫米内，按照计算出的预紧力用锁紧螺母4将滚珠丝杆用整体轴承机构拧紧。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种滚珠丝杆用整体轴承机构，其特征在于，包括：
丝杆，其为圆柱杆状结构，所述丝杆的端部设置轴肩部，所述轴肩部设置螺纹部；
法兰式轴承套，其为圆柱和法兰盘的组合结构，所述法兰式轴承套内部开有台阶状通孔，所述台阶状通孔由一大圆孔和一小圆孔组成，所述大圆孔和小圆孔同轴连通设置，所述大圆孔开在法兰盘端面，所述小圆孔开在圆柱端面；
轴承组，其由至少两个同型号的轴承组成，所述轴承组安装在所述大圆孔内；
压盖，其为圆盘状结构，圆心开有通轴孔，所述压盖一端设有一个圆柱状的凸台，所述凸台装入到所述大圆孔中并与所述轴承组的外端面贴合；
锁紧螺母，其与所述丝杆的螺纹部匹配安装；
圆环柱状结构的内隔套和外隔套；以及
圆环状结构的内密封圈和外密封圈，
其中，所述轴承组的内端面与所述大小圆孔形成的台阶面相贴合，所述丝杆端部依次穿过所述小圆孔、所述轴承组与所述压盖，所述轴肩伸出所述轴承套法兰盘的端面，所述锁紧螺母的内端面与所述压盖的外端面相贴合，所述隔套外径略小于所述小圆孔半径，而内径与所述丝杆轴肩部半径相同，所述内隔套安装于所述小圆孔与所述丝杆轴肩之间，所述外隔套安装于所述压盖与所述丝杆轴肩之间，所述内密封圈安装在所述内隔套上，所述外密封圈安装在所述外隔套上。
2.如权利要求1所述的滚珠丝杆用整体轴承机构，其特征在于，所述法兰式轴承套上设有若干A型螺栓孔。
3.如权利要求2所述的滚珠丝杆用整体轴承机构，其特征在于，包括机床固定座，所述法兰式轴承套通过A型螺栓与所述机床固定座安装固定。
4.如权利要求3所述的滚珠丝杆用整体轴承机构，其特征在于，所述压盖上设有若干B型螺栓孔，所述压盖通过B型螺栓与所述法兰式轴承套安装固定。
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