CN108662105B - 一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副 - Google Patents

一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，涉及静压螺旋传动技术领域，包括丝杠和螺母，所述螺母包括相互配合的内套筒和外套筒以及多个薄膜；所述内套筒与丝杠配合的内螺旋面上开有多对静压油腔A和静压油腔B，每对所述静压油腔A和静压油腔B分别位于同一丝杠螺纹面的两侧；所述外套筒的内圆柱面上开有与凹槽A一一对应且与凹槽A共同固定薄膜的凹槽B，所述凹槽B通过主供油通道与供油装置连接，所述薄膜的中心开有过油孔。本发明的有益效果是，实现了各油腔独立工作，避免各油腔间隙不一致所导致节流性能不佳的缺陷；固反应灵敏度薄膜节流比滑阀节流高得多，避免了复杂的供油管路，减小了敏感油路的长度，改善了节流性能。

Description

一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副
技术领域
本发明涉及静压螺旋传动技术领域，特别是一种内置式双面薄膜节流断续多油腔静压丝杠副。
背景技术
随着数控机床不断向高速、重载、精密方向发展，在这一领域应用最为广泛的滚珠丝杠副由于自身结构的原因逐渐暴露出一些先天缺点，如接触磨损、高速碰撞、重载点蚀等，而且解决的难度和代价越来越大。人们开始将目光转向直线电机和静压丝杠副。
直线电机虽然在高速方面有优势，但其控制系统复杂、技术难度高、抗干扰性差、成本高，使其推广应用受到极大限制。静压丝杠副的丝杠和螺母螺纹面之间有一层压力油膜，具有高承载能力、高刚度、高抗振性、接近无摩擦运动、无爬行等优越特性，是高速、重载、精密化应用场合极具竞争力的传动形式。在沉寂了多年之后，近年来静压丝杠副出现了复苏迹象，逐渐应用到曲轴磨床、凸轮轴磨床、部分超精密加工设备以及重型机床等。
静压螺母分为连续油腔静压螺母和断续多油腔静压螺母。目前，多采用断续多油腔的静压螺母结构，即在螺母每圈螺纹螺旋面上开有3-4个均布的静压油腔，且两侧的油腔对称。断续多油腔的节流器布置有两种方式，其一，为了减少节流器的数量，可将同一轴向截面的同侧螺纹螺旋面上的多个静压油腔连接到同一个节流器，多个油腔共用一个节流器，由于各油腔间隙不一致，导致节流性能不佳；其二，每个油腔有单独的外置节流器，这样供油管路复杂。
在发明专利CN105805255A——《内部可变节流静压螺母副》中，路长厚采用滑阀节流器的内置式布局方式，为每对对置的静压油腔单独供油。但是，滑阀的反馈作用是依靠滑阀的移动来实现的，而且因流量仅与滑阀节流长度的一次方成反比，且滑阀的移动要靠平衡弹簧变形来平衡受力实现，所以滑阀反馈的灵敏度较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能简化供油管路，又能提高可变节流反馈灵敏度、改善节流性能的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，包括丝杠，还包括与丝杠配合的螺母，所述螺母包括相互配合的内套筒和外套筒以及多个薄膜；所述内套筒与丝杠配合的内螺旋面上至少有两圈螺纹开有静压油腔A和静压油腔B，其中每圈内套筒螺纹上的静压油腔A和静压油腔B的数量至少有三个且静压油腔A和静压油腔B成对设置在同一丝杠螺纹面的两侧；所述内套筒的外圆柱面上设有凹槽A，所述凹槽A和静压油腔A通过设置在内套筒内的供油孔A连通；所述外套筒的内圆柱面上开有与凹槽A一一对应且与凹槽A共同固定薄膜的凹槽B，所述凹槽B通过主供油通道与供油装置连接，所述静压油腔B通过设置在内套筒内的供油孔B与凹槽B连通；所述供油孔B通过短槽与凹槽B连接，所述静压油腔B与凹槽A不贯通；所述薄膜的中心开有过油孔。
进一步的，所述凹槽A内设有凸台A，所述凹槽B内设有凸台B，所述凸台B上设置连通主供油通道的分供油通道；当薄膜安装在凹槽A和凹槽B之间时，薄膜的内表面与凸台A之间形成节流间隙A，薄膜的外表面与凸台B之间形成节流间隙B。
更进一步的，所述节流间隙A大于0.05mm。
进一步的，所述凹槽A和/或凹槽B的外端设有固定薄膜的薄膜槽。
进一步的，所述内套筒上与短槽相配合处设有圆形小槽。
进一步的，所述薄膜上、下表面的固定边缘，凸台A的上表面，凸台B的下表面均具有与各自所在圆柱面相等的曲率半径。
利用本发明的技术方案制作的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其有益效果是：与多个油腔共用一个节流器的传统静压螺母相比，本申请的内置式双面薄膜节流静压螺母，每对静压油腔对应一个内置式双面薄膜节流器，实现了各对对置油腔独立工作，避免各油腔间隙不一致所导致节流性能不佳的缺陷；与滑阀节流静压螺母相比，因流量和薄膜间隙的三次方成正比，而仅与滑阀节流长度的一次方成反比，再加上滑阀要靠平衡弹簧变形来平衡受力，不如薄膜自身变形反应直接，固反应灵敏度薄膜节流比滑阀节流高得多；在螺母内部内置双面薄膜节流器，避免了复杂的供油管路，减小了敏感油路的长度，改善了节流性能。
附图说明
图1为本发明的内置式双面薄膜节流静压丝杠副的结构示意图；
图2为本发明的双面薄膜节流器局部结构示意图；
图3为本发明的静压螺母内套筒结构示意图；
图4为本发明的静压螺母外套筒结构示意图；
图5为本发明的薄膜结构示意图；
图6为本发明的静压螺母内套筒、薄膜和静压螺母外套筒局部爆炸图。
以上各图中，
1、丝杠；2、螺母；
21、内套筒；211、圆形小槽；212、供油孔B；213、凸台A；214、凹槽A；215、供油孔A；216、静压油腔A；217、静压油腔B；218、薄膜槽；
22、外套筒；221、供油孔；222、主供油通道；223、短槽；224、凹槽B；225、分供油通道；226、凸台B；
23、薄膜；231、过油孔；
24、节流间隙A；
25、节流间隙B。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，如图1至图6所示，包括丝杠1，还包括与丝杠1配合的螺母2，螺母2包括相互配合的内套筒21和外套筒22以及多个薄膜23，下面将先分别单独叙述内套筒21和外套筒22，再以两者之间的结构关系结合着具体实施情况来描述。
内套筒21的外圆柱面与外套筒22的内圆柱面之间采用过盈装配，内套筒21与丝杠1配合的内螺旋面上开有多对静压油腔A216和静压油腔B217，具体的，内套筒21与丝杠1配合的内螺旋面上有三圈螺纹开有静压油腔A216和静压油腔B217，其中每圈内套筒21螺旋面上的静压油腔A216和静压油腔B217的数量是四个并且成对设置在同一丝杠1螺纹面的两侧，即丝杠1螺纹面的两侧分别对应静压油腔A216和静压油腔B217，这里，其中每圈指的是开有多对静压油腔A216和静压油腔B217的内套筒21的内螺旋面，指的不全是内套筒21的内螺旋面，在本申请中，还可以有部分内套筒21的内螺旋面没有设置静压油腔A216和静压油腔B217。
在内套筒21和外套筒22的配合界面上构建内置式双面薄膜节流器，分别为每对静压油腔进行压差反馈节流，具体如下：
如图3所示，内套筒21的外圆柱面上设有凹槽A214，凹槽A214和静压油腔A216通过设置在内套筒21内的供油孔A215连通；静压油腔B217与凹槽A214不贯通。如图4所示，外套筒22的内圆柱面上开有与凹槽A214一一对应且与凹槽A214共同固定薄膜23的凹槽B224。静压油腔B217依次通过供油孔B212和短槽223与凹槽B224连接。凹槽B224通过主供油通道222与供油装置连接，主供油通道222的外侧设置供油孔221。如图5所示，薄膜23的中心开有过油孔231。上述设计形成了两条通道，其一是：供油装置、主供油通道222、过油孔231、凹槽A214、供油孔A215、静压油腔A216；其二是：供油装置、主供油通道222、凹槽B224、短槽223、供油孔B212、静压油腔B217。
优选的，如图6所示，凹槽A214内设有凸台A213，凹槽B224设有凸台B226，凸台B226上设置连通主供油通道222的分供油通道225；在装配过程中，当薄膜23安装在凹槽A214和凹槽B224之间时，薄膜23的内表面与凸台A213之间形成节流间隙A24，薄膜23的外表面与凸台B226之间形成节流间隙B25。为防止节流器的阻塞，节流间隙A24应大于0.05mm。
另外，为方便安装薄膜23，如图2和图3所示，可在凹槽A214外端设置薄膜槽218，或者在凹槽B224的外端设有固定薄膜23的薄膜槽218，亦或是凹槽A214和凹槽B224的外端共同设置。薄膜槽218与薄膜23具有相同的尺寸参数，使薄膜23恰好可装入薄膜槽218中。并且，薄膜23上、下表面的固定边缘，凸台A213的上表面，凸台B226的下表面均具有与各自所在圆柱面相等的曲率半径，以提高安装效率。
如图4所示，外套筒22通过短槽223与凹槽B224连通，为了便于内套筒21内供油孔B212与短槽223较好的配合连接，可在其配合处设置圆形小槽211。
在本发明的静压丝杠副承载时，静压油腔A216与静压油腔B217的油腔压力不相等，使薄膜23上侧的凹槽B224与下侧的凹槽A214之间产生压力差，导致薄膜23变形。薄膜23变形使得油腔压力增大侧流量增大，而油腔压力减小侧流量减小，效果是进一步提高静压油腔A216与静压油腔B217的油腔压力差，从而实现压差反馈主动补偿，提高静压丝杠副的承载能力和刚度。
每对静压油腔对应一个内置式双面薄膜节流器。由分供油通道225供给的润滑油分成两路：一路润滑油流过节流间隙B25，流到外套筒22上的凹槽B224，进而流到短槽223，流到内套筒21上的圆形小槽211，进而流过供油孔B212，流到静压油腔B217；另一路润滑油由分供油通道225流过薄膜23上的过油孔231，进而流过节流间隙A24，流到环形槽A214，进而流过供油孔A215，流到静压油腔A216。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，包括丝杠(1)，其特征在于，还包括与丝杠(1)配合的螺母(2)，所述螺母(2)包括相互配合的内套筒(21)和外套筒(22)以及多个薄膜(23)；
所述内套筒(21)与丝杠(1)配合的内螺旋面上至少有两圈螺纹开有静压油腔A(216)和静压油腔B(217)，其中每圈内套筒(21)螺纹上的静压油腔A(216)和静压油腔B(217)的数量至少有三个且静压油腔A(216)和静压油腔B(217)成对设置在同一丝杠(1)螺纹面的两侧；
所述内套筒(21)的外圆柱面上设有凹槽A(214)，所述凹槽A(214)和静压油腔A(216)通过设置在内套筒(21)内的供油孔A(215)连通；
所述外套筒(22)的内圆柱面上开有与凹槽A(214)一一对应且与凹槽A(214)共同固定薄膜(23)的凹槽B(224)，所述凹槽B(224)通过主供油通道(222)与供油装置连接，所述静压油腔B(217)通过设置在内套筒(21)内的供油孔B(212)与凹槽B(224)连通；所述供油孔B(212)通过短槽(223)与凹槽B(224)连接，所述静压油腔B(217)与凹槽A(214)不贯通；
所述薄膜(23)的中心开有过油孔(231)。
2.根据权利要求1所述的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其特征在于，所述凹槽A(214)内设有凸台A(213)，所述凹槽B(224)内设有凸台B(226)，所述凸台B(226)上设置连通主供油通道(222)的分供油通道(225)；当薄膜(23)安装在凹槽A(214)和凹槽B(224)之间时，薄膜(23)的内表面与凸台A(213)之间形成节流间隙A(24)，薄膜(23)的外表面与凸台B(226)之间形成节流间隙B(25)。
3.根据权利要求2所述的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其特征在于，所述节流间隙A(24)大于0.05mm。
4.根据权利要求1所述的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其特征在于，所述凹槽A(214)和/或凹槽B(224)的外端设有固定薄膜(23)的薄膜槽(218)。
5.根据权利要求1所述的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其特征在于，所述内套筒(21)上与短槽(223)相配合处设有圆形小槽(211)。
6.根据权利要求1所述的一种内置式双面薄膜节流静压丝杠副，其特征在于，所述薄膜(23)上、下表面的固定边缘，凸台A(213)的上表面，凸台B(226)的下表面均具有与各自所在圆柱面相等的曲率半径。
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