CN107725747A - 一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副 - Google Patents

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秦泽云
王民
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Abstract

本发明公开了一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副，属于先进制造领域。先沿滚珠丝杠本体轴向上钻通孔，再在孔内放置冷头，冷头与丝杠轴内孔之间保留间隙，且冷头处于密闭环境以保证制冷的有效性。为保证制冷效果，专门设计了相应的轴承座与冷头夹持座盖(座盖与冷头之间为过盈配合)，并且在两者之间放置了密封圈。另外，通过温度传感器将滚珠丝杠本体的孔内温度变化情况反馈给计算机，计算机发送相应的指令给制冷主机，通过计算机的精确控制，可实现丝杠温升的在线控制，提高滚珠丝杠副的精度稳定性。

Description

一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副
技术领域
本发明涉及一种能补偿热变形的滚珠丝杠副，尤其涉及一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副，属于先进制造领域。
背景技术
随着高速加工技术的广泛应用，滚珠丝杠副的线速度越来越高，目前的线速度可达90～120m/min。在运行过程中，由于滚珠丝杠副以及轴承滚珠与滚道的高速相对运动，摩擦力做功产生大量的热，致使滚珠丝杠副产生热变形进而产生加工误差。
有研究表明，热变形误差约占总误差的30％～50％。在精密加工中这个比例可高达70％。对于滚珠丝杠副而言，工程中主要关心其螺母位置丝杠的轴向变形量。所以有必要设计一种补偿其轴向变形的滚珠丝杠副。现有滚珠丝杠副热变形补偿技术主要停留在采用建立热变形模型进而通过数控系统进行补偿的方法上。现有的技术中，尚未有能够基于小型制冷机原理来补偿热变形的滚珠丝杠副。
发明内容
本发明的目的是为了减小滚珠丝杠副轴向热变形进而提高其精度稳定性，为此设计了一种能补偿热变形的滚珠丝杠副。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠本体1、轴承座2、端盖3、冷头4、紧固螺钉5、密封圈6、轴承7和座盖8。沿滚珠丝杠本体1的轴向钻有通孔，在通孔内放置有冷头4，冷头4通过轴承座2内的轴承7被完全密封在滚珠丝杠本体1的通孔内。
端盖3和座盖8通过紧固螺钉5安装在轴承座2的两侧；轴承座2、端盖3之间设有密封圈6。冷头4上安装有温度传感器，温度传感器和制冷主机与计算机分别通过信号线连接；制冷主机通过软管和冷头4连接。滚珠丝杠本体1和冷头4之间存在一定的间隙。
螺母安装在滚珠丝杠本体1的丝杠轴上，螺母运动时，由于摩擦生热，丝杠轴温度会升高；当丝杠轴温度升高时，安装在冷头4的温度传感器将温度信号传给计算机，计算机控制制冷主机制冷，通过冷头4使滚珠丝杠本体1的温度降低，并使丝杠轴的温度保持在低水平，使丝杠轴热变形降低。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用制冷机降低丝杠温升，利用计算机控制系统，可以实时根据丝杠温升情况来调整制冷机的功率，理想情况下可以使丝杠保持在恒定温度，实现丝杠温度的稳定控制，大大提高机床的加工精度。
附图说明
图1为本发明装置结构的示意图。
图2为本发明装置结构主体的示意图。
图3为局部结构放大结构的示意图。
图中：1、滚珠丝杠2、轴承座3、端盖4、冷头5、紧固螺钉6、密封圈7、轴承8、座盖。
具体实施方式
以下结合附图1-3，对本装置进行进一步说明。
步骤1：沿滚珠丝杠本体1的轴向上钻一个通孔。
步骤2：在通孔内壁的轴向方向放置冷头，冷头4与滚珠丝杠本体1之间保留一定的间隙，冷头4通过过盈配合与座盖8固定，座盖3与轴承座2之间有密封圈6来保证密闭环境。在丝杠轴运动时，冷头4保持静止。
步骤3：将螺母安装在滚珠丝杠本体1的丝杠轴上。螺母运动时，由于摩擦生热，丝杠轴温度会升高，因而产生热变形，温度传感器将温度信号传给计算机，计算机控制制冷主机使冷头4产生制冷作用，从而使滚珠丝杠本体1的温度降低，减小丝杠轴的热变形，借助于计算机，实现丝杠轴温度的在线控制。

Claims (2)

1.一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副，其特征在于：包括滚珠丝杠本体(1)、轴承座(2)、端盖(3)、冷头(4)、紧固螺钉(5)、密封圈(6)、轴承(7)和座盖(8)；沿滚珠丝杠本体(1)的轴向钻有通孔，在通孔内放置有冷头(4)，冷头(4)通过轴承座(2)内的轴承(7)被完全密封在滚珠丝杠本体(1)的通孔内；
端盖(3)和座盖(8)通过紧固螺钉(5)安装在轴承座(2)的两侧；轴承座(2)、端盖(3)之间设有密封圈(6)；冷头(4)上安装有温度传感器，温度传感器和制冷主机与计算机分别通过信号线连接；制冷主机通过软管和冷头(4)连接；
螺母安装在滚珠丝杠本体(1)的丝杠轴上，螺母运动时，由于摩擦生热，丝杠轴温度会升高；当丝杠轴温度升高时，安装在冷头(4)的温度传感器将温度信号传给计算机，计算机控制制冷主机制冷，通过冷头(4)使滚珠丝杠本体(1)的温度降低，并使丝杠轴的温度保持在低水平，使丝杠热轴变形降低；滚珠丝杠本体(1)和冷头(4)之间存在一定的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种基于小型制冷机原理补偿热变形的滚珠丝杠副，其特征在于：
步骤1：沿滚珠丝杠本体(1)的轴向上钻一个通孔；
步骤2：在通孔内壁的轴向方向放置冷头，冷头(4)与滚珠丝杠本体(1)之间保留一定的间隙，冷头(4)通过过盈配合与座盖(8)固定，座盖(3)与轴承座(2)之间有密封圈(6)来保证密闭环境；在丝杠轴运动时，冷头(4)保持静止；
步骤3：将螺母安装在滚珠丝杠本体(1)的丝杠轴上；螺母运动时，由于摩擦生热，丝杠轴温度会升高，因而产生热变形，温度传感器将温度信号传给计算机，计算机控制制冷主机使冷头(4)产生制冷作用，从而使滚珠丝杠本体(1)的温度降低，减小丝杠轴的热变形，借助于计算机，实现丝杠轴温度的在线控制。
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