CN108591395A - 一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构 - Google Patents

一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构 Download PDF

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崔伟
李顺磊
武宏超
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Abstract

本发明公开了一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构，属于滚珠丝杠副振动控制领域。包括滚珠丝杠副、减振套管，所述的滚珠丝杠副的丝杠为中空结构，在轴心处为长型轴孔，长形轴孔内设有一个完全填满该长形轴孔的强化肋，而一个减振套管套接在强化肋的中段的外周缘上。相比于目前已有的减振丝杠结构，该方法结构简单，紧凑，可靠性高，可操作性强。本减振套管套接在强化肋的中段位置，当滚珠丝杠产生横向振动时，冲击波会通过减振套管，因此，能有效吸收滚珠丝杠高速旋转时产生的冲击，以达到减振效果，并确保使用安全。并且通过合理设计减振套管的位置和个数可以实现最佳的吸收滚珠丝杠高速旋转产生的横向振动的效果，有效控制滚珠丝杠副横向振动。

Description

一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构
技术领域
本发明涉及一种减振滚珠丝杠副结构，属于滚珠丝杠副振动控制领域。
背景技术
随着数控机床的高速化、精密化发展，而滚珠丝杠的精度对机床的精度有重大影响。因此，对滚珠丝杠副的性能要求也越来越高。滚珠丝杠副是数控机床伺服进给系统中应用最广泛的机械传动部件，由丝杠和螺母组成，可实现丝杠旋转运动到螺母直线运动的转换。由于丝杠结构为细长轴，尤其在大型数控机床中，工作台行程较长，丝杠长径比很大，导致丝杠进给系统刚性和抗振性能下降，丝杠副的工作临界速度受到横向固有频率的限制而难以提高。随着数控机床进给速度和切削速度的不断提高，对滚珠丝杠副的临界转速和抗振特性提出了更高的要求。对于滚珠丝杠副的横向振动控制，国内外的学者进行了大量的研究，通过文献检索，尚未找到基于减振套管的滚珠丝杠副结构。
发明内容
本发明为了提高滚珠丝杠副高速性能，控制滚珠丝杠横向振动，提高临界转速，设计了一种用于控制滚珠丝杠副横向振动的新型减振套管，通过设计在滚珠丝杠副内设有长形的强化肋，将减振套管套接在强化肋的中段的外周缘上，并通过滚珠丝杠的轴心，让滚珠丝杠具有足够的强度，以抑制滚珠丝杠副在高速旋转下的横向振动。
一种新型的基于减振套管的滚珠丝杠副结构：包括滚珠丝杠副、减振套管，所述的滚珠丝杠副的丝杠为中空结构，在轴心处为长型轴孔，长形轴孔内设有一个完全填满该长形轴孔的强化肋，而一个减振套管套接在强化肋的中段的外周缘上。
所述一种新型减振套管长形长轴孔内完全填满该长形轴孔的强化肋的滚珠丝杠副结构，通过合理设计减振套管的长轴强化肋和前减振头套和后减振头套。通过吸收滚珠丝杠副在高速转动过程中产生的横向振动，有效控制滚珠丝杠副横向振动。
该减振套管是一个弹性体，保证减振套管在横向方向具有适度弹性，且减振套管位于长形强化肋的中部。
本发明的有益作用是：
相比于目前已有的减振丝杠结构，该方法结构简单，紧凑，可靠性高，可操作性强。本减振套管套接在强化肋的中段位置，当滚珠丝杠产生横向振动时，冲击波会通过减振套管，因此，能有效吸收滚珠丝杠高速旋转时产生的冲击，以达到减振效果，并确保使用安全。并且通过合理设计减振套管的位置和个数可以实现最佳的吸收滚珠丝杠高速旋转产生的横向振动的效果，有效控制滚珠丝杠副横向振动。
附图说明
图1为本发明减振滚珠丝杠副结构图。
图2为减振套管立体外观图。
图3减振套管固定于长轴强化肋的中段时，螺母位于丝杠中间位置时螺母处的频率响应函数曲线图。
图4未加减振套管和长轴强化肋的丝杠，螺母螺母位于丝杠中间位置时螺母处的频率响应函数曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明，但本发明并不限于以下实例。
如图1所示，一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构，该减振滚珠丝杠副结构包括空心滚珠丝杠副和长轴强化肋和减振套管和前、后减振头套。包括前减振头套(1)、强化肋(2)、减振套管(3)及后减振头套(4)。
该强化肋(2)放置在长形轴孔内，并完全填满该长形轴孔，且该强化肋(2)的材质是铝合金等材质，以增加整体强度。
前减振头套(1)呈阶梯状，前减振头套(1)的后端设有一个圆形凹槽，圆形凹槽套接在强化肋(2)的前端，而该后减振头套(4)与前减振头套(1)呈相对称布设，后减振头套(4)套接在强化肋(2)的后端。
如图2所示，减振套管(3)是一个弹性体，该减振套管(3)包括一个小径部、由小径部前端轴向向前延伸的一个大径部的后端端面上设有一个环形凹槽。、由小径部前端轴向向前延伸的一个大径部以及后端面设有的一个环形凹槽。所述大径部的后端端面上也能设有若干个轴向延伸的凹槽，用来减振套管(3)套接在强化肋(2)的中段位置的外周缘上时，吸收滚珠丝杠高速旋转时产生的横向振动，而形成弹性缓冲作用。
滚珠丝杠副为丝杠做旋转运动，驱动螺母带动工作台直线移动。当滚珠丝杠工作转速接近其临界转速，或者当工作台受横向动态负载频率接近滚珠丝杠临界转频时，丝杠横向弯曲振动振幅增大。此时，振动会通过减振套管，减振套管会吸收振动的冲击，达到减振的效果。
实施效果：取直径0.032米，长3米的中空丝杠，将长形加强肋、减振套管和减振头套固定于丝杠空腔内，通过优化设计减振套管的位置和中心孔直径，得到螺母位于丝杠中间位置时螺母处的频率响应函数曲线如图3所示。而对于未加减振套管装置的丝杠，当螺母位于丝杠中间位置，螺母位置处的频率响应函数曲线如图4所示，从频率响应曲线幅值可以看出，加上减振套管装置后的振动响应幅值减小了近90％。

Claims (3)

1.一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构，其特征在于：该减振滚珠丝杠副结构包括前减振头套(1)、强化肋(2)、减振套管(3)及后减振头套(4)；
该强化肋(2)放置在长形轴孔内，并完全填满该长形轴孔；
前减振头套(1)呈阶梯状，前减振头套(1)的后端设有一个圆形凹槽，圆形凹槽套接在强化肋(2)的前端，而该后减振头套(4)与前减振头套(1)呈相对称布设，后减振头套(4)套接在强化肋(2)的后端；
减振套管(3)是一个弹性体，该减振套管(3)包括一个小径部、由小径部前端轴向向前延伸的一个大径部的后端端面上设有一个环形凹槽；由小径部前端轴向向前延伸的一个大径部以及后端面设有的一个环形凹槽；所述大径部的后端端面上也能设有若干个轴向延伸的凹槽，用来减振套管(3)套接在强化肋(2)的中段位置的外周缘上时，吸收滚珠丝杠高速旋转时产生的横向振动，而形成弹性缓冲作用。
2.根据权利要求1所述的一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构，其特征在于：滚珠丝杠副为丝杠做旋转运动，驱动螺母带动工作台直线移动；当滚珠丝杠工作转速接近其临界转速，或者当工作台受横向动态负载频率接近滚珠丝杠临界转频时，丝杠横向弯曲振动振幅增大；此时，振动会通过减振套管，减振套管会吸收振动的冲击，达到减振的效果。
3.根据权利要求1所述的一种基于减振套管的滚珠丝杠副结构，其特征在于：强化肋(2)的材质是铝合金，以增加整体强度。
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