CN110594379B - 一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副及机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副及机床，包括液体静压丝杠和螺母组件；螺母组件包括驱动螺母、液体静压轴承、进油套筒、进油套筒底座和套筒；驱动螺母的内圈与液体静压丝杠进行螺纹配合，结构等同于普通液体静压丝杠螺母副。驱动螺母的外圈套装有进油套筒，驱动螺母和进油套筒之间通过液体静压轴承支撑，进油套筒的外圈套装有进油套筒底座，进油套筒底座与驱动螺母之间通过套筒支撑；在进油套筒底座上设有第一进油孔，在进油套筒上设有第二进油孔；在驱动螺母上设有第三进油孔，第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔依次连通，通过第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔向液体静压丝杠副油腔内进油。

Description

一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副及机床

技术领域

本发明涉及一种新型螺母驱动型液体静压丝杠驱动装置及包括该装置的用于实现微纳级高精度加工、测量等各种场合的各类机床和高端准备。

背景技术

随着国家的工业发展，对高档数控设备的要求越来越高。现代制造业的发展对数控机床提出了更高的要求，高速、高精、高效加工是机床用户和生产制造商始终追求的目标，国内外众多科研机构对此做了大量研究。超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术,是现代高科技产业和科学技术的发展基础,是现代制造科学的发展方向。

发明人发现目前丝杠驱动型液体静压丝杠，由于所需的滚珠丝杠副因丝杠自身重力大、弯曲变形大,旋转惯性力大,致使能耗必然加大、振动严重。丝杠高速旋转产生的热量大，丝杠高速运转过程中温升严重，丝杠由于自身重量和高速旋转易产生变形，对机床的精度造成了严重的影响，现有的液体静压丝杠虽然比滚珠丝杠的旋转产生的振动小，但是相比于螺母驱动型液体静压丝杠相对较大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术存在的能耗大、振动严重,丝杠高速旋转时温升严重，因丝杠自重、温升产生的弯曲变形、热变形以及切削负荷变形等导致设备高速性能差、精度低、刚性差、噪音大的问题提供一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，可广泛应用于数控龙门铣床，数控落地膛、大型五面体加工中心等高精尖、大型专用设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，包括液体静压丝杠和螺母组件；所述的螺母组件包括驱动螺母、液体静压轴承、、进油套筒、进油套筒底座和套筒；

所述的驱动螺母的内圈与液体静压丝杠进行配合，驱动螺母的外圈套装有进油套筒，两者之间通过液体静压轴承支撑，进油套筒的外圈套装有进油套筒底座，所述的进油套筒底座与驱动螺母之间通过套筒支撑；在所述的进油套筒底座上设有第一进油孔，在所述的进油套筒上设有第二进油孔；在所述的驱动螺母上设有第三进油孔，第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔依次连通，通过第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔向丝杠内进油。

作为进一步的技术方案，所述的驱动螺母与动力机构通过传动装置进行连接，以实现传动。

作为进一步的技术方案，所述动力机构的输出端设有同步带轮、或者齿轮、或者直驱空心轴伺服电机。所述同步带轮、或者齿轮、或者直驱空心轴伺服电机与驱动螺母连接。

作为进一步的技术方案，进油套筒与螺母之间设计有间隙，通过间隙形成油腔，为螺母驱动型液体静压丝杠供液压油。

作为进一步的技术方案，所述的液体静压轴承包括两个，分别设置在进油套筒的左、右端。

作为进一步的技术方案，所述左端液体静压轴承的右端、右端液体静压轴承的左端设有进油孔。

作为进一步的技术方案，所述静压丝杠与液体静压轴承通过油腔同时供油。

作为进一步的技术方案，所述驱动螺母与进油套筒的左右端设有不同的油封结构，油封结构分别置于进油套筒左端和右端油封开设的槽内，实现密封。

作为进一步的技术方案，所述进油套筒底座与进油套筒进行配合，两者同轴设置。

作为进一步的技术方案，所述进油套筒底座和静压螺母端部为法兰结构，在其端面设有螺栓孔。

本发明工作原理：

本发明通过动力机构驱动螺母旋转，进而通过静压丝杠螺母副传动带动螺母组件直线运动，丝杠固定不动；区别于现有技术中的丝杠旋转。

本发明的有益效果：

1)通过螺母旋转代替丝杠旋转，克服了现有液体静压丝杠副工作时因丝杠高速旋转较大惯性力所产生的振动,提高了工作平稳性、传动精度,降低了噪音。

2)因轴承支撑滚珠丝杠两端转移到结构紧凑的螺母体上,支撑轴承变大,轴向刚度得以大幅度提高。

3)通过螺母旋转代替丝杠旋转消除了丝杠两端的滚动支撑高速旋转时因摩擦产生热源,降低了丝杠传动过程的温升,减少了热变形与热误差，提高了机床的精度。

4)同一丝杠轴上可安装多螺母驱动，实现多用途。

5)转动惯量小,节省能源,为具有广阔应用前景的绿色传动产品。

6)安装简便,将丝杠安装在支撑座无需再另加轴承。

7)丝杠工作过程中是不动的,增加了安全性。

8)因避开了丝杠旋转时两端支承方式和间距对临界转速Nc的制约，其值可更高，有利于高速驱动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明装配示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为本发明进油套筒结构示意图；

图4为进油套筒底座示意图；

图中，1.进油套筒底座，2.套筒，3.丝杠，4.同步带轮，5.油封，6.液体静压轴承，7.进油套筒，8.驱动螺母，9轴承端盖。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的丝杠驱动型液体静压丝杠，由于所需的滚珠丝杠副因丝杠自身重力大、弯曲变形大,旋转惯性力大,致使能耗必然加大、振动严重。丝杠高速旋转产生的热量大，丝杠高速运转过程中温升严重，丝杠由于自身重量和高速旋转易产生变形，对机床的精度造成了严重的影响，现有的液体静压丝杠虽然比滚珠丝杠的旋转产生的振动小，但是相比于螺母驱动型液体静压丝杠相对较大，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2、图3、图4所示，一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，包括驱动螺母8、液体静压轴承6、液体静压丝杠3、进油套筒7、进油套筒底座1、油封5、轴承端盖9、套筒2、同步带轮4等；其中驱动螺母4、液体静压轴承6、进油套筒7、进油套筒底座1、油封5、轴承端盖9、套筒2构成了螺母组件。

驱动螺母8的内圈与液体静压丝杠进行配合，驱动螺母8的外圈套装有进油套筒，两者之间通过液体静压轴承支撑，进油套筒的外圈套装有进油套筒底座，所述的进油套筒底座与驱动螺母之间通过轴承端盖、油封、套筒，在驱动螺母与进油套筒间形成圆周密封油腔；在所述的进油套筒底座上设有第一进油孔，在所述的进油套筒上设有第二进油孔，在所述的驱动螺母上设有第三进油孔，全长有4个。第一进油孔、第二进油孔、第三进油孔依次连通，通过第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔向丝杠内进油；

进一步的，第一进油孔、第二进油孔同轴设置，直接连通，而第三进油孔可以不与第一进油孔、第二进油孔同轴设置；在进油套筒7与驱动螺母8之间设计有间隙，通过间隙形成油腔，从第一进油孔、第二进油孔进来的油先进入到油腔内，然后再进入到第三进油孔，为螺母驱动型液体静压丝杠副供液压油。

进一步的，动力机构输出端设有同步带轮4、或者齿轮，然后与驱动螺母相连，实现驱动螺母的旋转。或者动力机构采用直驱空心轴伺服电机，直驱空心轴伺服电机直接驱动所述的螺母旋转，液体静压丝杠3穿过直驱空心轴伺服电机的空心轴。

通过动力机构(同步带轮4)带动螺母8旋转，同时通过液体静压丝杠螺旋传动副带动驱动螺母副组件及进油套筒底座1直线运动(丝杠不转)，区别于丝杠旋转。

进一步的，液体静压轴承6包括两个，位于进油套筒7的两端，其内圈与螺母外圈配合，其外圈卡装在进油套筒上；进油套筒的两端向外延伸一部分，液体静压轴承6的外圈正好卡装在该延伸部分，液体静压轴承6的端面通过轴承端盖进行定位，在轴承端盖与进油套筒底座之间设有油封5进行密封，防止漏油。

其中一个液体静压轴承6位于左端，一个液体静压轴承6位于右端；在左端液体静压轴承的右端设有进油孔，在右端液体静压轴承6的左端设有进油孔，主要是为了实现对液体静压轴承6的供油。

上述的螺母驱动型液体静压丝杠3与液体静压轴承6通过油腔同时供油。

所述驱动螺母8与进油套筒7的左右端设有不同的油封结构，油封结构分别置于进油套筒左端和右端油封开设的槽内，实现密封。

进油套筒底座1与进油套筒7进行配合，且进油套筒7与进油套筒底座1上的孔为同轴配合。

在具体安装时，进油套筒底座1与机床的工作台链接，丝杠3固定在床身上，该螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副可以应用在各种精密加工的机床上，例如可广泛应用于数控龙门铣床，数控落地膛、大型五面体加工中心等高精尖、大型专用设备。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，其特征在于，包括液体静压丝杠和螺母组件；

所述的螺母组件包括驱动螺母、液体静压轴承、进油套筒、进油套筒底座和套筒；所述的驱动螺母的内圈与液体静压丝杠进行螺纹配合，驱动螺母的外圈套装有进油套筒，驱动螺母和进油套筒之间通过液体静压轴承支撑，进油套筒的外圈套装有进油套筒底座，所述的进油套筒底座与驱动螺母之间通过套筒支撑；

液体静压轴承包括两个，位于进油套筒的两端，液体静压轴承内圈与驱动螺母外圈配合，外圈卡装在进油套筒上；进油套筒的两端向外延伸一部分，液体静压轴承的外圈卡装在延伸部分；

在所述的进油套筒底座上设有第一进油孔，在所述的进油套筒上设有第二进油孔；在所述的驱动螺母上设有第三进油孔，第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔依次连通，通过第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔向液体静压丝杠内进油；第一进油孔、第二进油孔同轴设置，直接连通，第三进油孔不与第一进油孔、第二进油孔同轴设置；在进油套筒与驱动螺母之间设计有间隙，通过间隙形成油腔，从第一进油孔、第二进油孔进来的油先进入到油腔内，然后再进入到第三进油孔，为螺母驱动型液体静压丝杠副供液压油；所述液体静压轴承，分别设置在进油套筒的左、右端，左端液体静压轴承的右端设有进油孔、右端液体静压轴承的左端设有进油孔，实现对液体静压轴承的供油；

所述螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，其中液体静压丝杠和螺母组件均与动力机构相连，实现双驱动复合控制；进油套筒底座与机床的工作台链接，丝杠固定在床身上，该螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副应用在精密加工的机床上，所述驱动螺母与进油套筒的左右端设有不同的油封结构，油封结构分别置于进油套筒左端和右端油封开设的槽内，实现密封。

2.如权利要求1所述的一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，其特征在于，所述驱动螺母及进油套筒底座端面为法兰结构，均设有螺栓孔，驱动螺母通过法兰结构与动力机构进行连接，以实现传动。

3.如权利要求2所述的一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，其特征在于，所述动力机构为空心轴伺服电机或实心轴伺服电机，所述的空心轴伺服电机转子穿过丝杠通过法兰结构直接与所述的驱动螺母相连，定子则通过法兰结构与进油套筒底座相连。

4.如权利要求2所述的一种螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副，其特征在于，所述动力机构为实心轴伺服电机，所述的实心轴伺服电机通过同步带轮或齿轮传动与所述的驱动螺母相连，同步带轮或齿轮通过法兰与驱动螺母固联。

5.一种机床，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的螺母驱动型液体静压丝杠螺旋传动副。

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