CN113606303B - 一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构及方法，该结构包括从下而上依次设于压力机重载滚珠丝杠顶部外螺纹上的月牙配磨垫圈、锁紧螺母以及同时设于月牙配磨垫圈和锁紧螺母外圈的月牙锁紧卡环；锁紧螺母的侧面设有环形槽，月牙锁紧卡环上设有与环形槽相配套的凸台；月牙锁紧卡环固定在压力机转子上，围住月牙配磨垫圈；本发明通过重载滚珠丝杠上端面的百分表数据观察重载滚珠丝杠和滑块的运动是否平稳顺畅，据此对月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈的上表面同等量反复磨配，进而将重载滚珠丝杠上端面的轴向游隙控制在最小范围内；本发明结构简单，操作方便快捷，大大提高了压力机重载滚珠丝杠轴向游隙调整精度和效率。

Description

一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构及方法

技术领域

本发明的实施例属于螺旋压力机游隙控制技术领域，更具体地，涉及一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构。

背景技术

螺旋压力机(Screw Press)，是指通过使一组以上的外螺栓与内螺栓在框架内旋转产生加压力形式的压力机械的总称。螺旋压力机可分为两种方式，一种是向螺杆上施加扭矩而产生静压的方式，另一种是通过螺杆上固定转子的旋转能量集中一次用于成型的方式；前者，无需大惯量转子储蓄能量，仅靠电机输出的转矩，低速、无冲击的、准静压成形，后者，靠飞轮加速旋转储蓄能量对工件打压成型。

在压力实验室做金属坯件成形实验时，需要高强度高刚度数控实验用螺旋压力机来对金属成形进行研究，因此需要通过数控系统在成形零件的各要素和实验用螺旋压力机的各要素之间建立一种较接近理想工况的理论动态模型；而要建立这种接近理想工况的理论动态模型，就必须要求实验用螺旋压力机在实验过程中本身的变形很小，即主螺旋传动副(滚珠丝杠副)的轴向游隙足够小，这样才能尽可能减少或消除因实验设备形变而影响实验结果，确保动态模型的准确性；可见，主螺旋传动副的轴向精密游隙控制是当下棘手的问题。

而现有的结构数控直驱式伺服螺旋压力机，其轴向游隙控制常采用将调整垫片做成等差数列的厚度，根据打击磨损情况直接换垫片，这种适用于机型轴向间隙较大的情况，且需要经常更换才能以维持稳定间隙，并不能满足金属坯件成形实验的螺旋压力机轴向游隙精度的需求。因此，急需一种能够满足实验室金属坯件成形用螺旋压力机重载滚珠丝杠轴向游隙高精度控制的装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，在螺旋压力机机身内设重载滚珠丝杠，在重载滚珠丝杠上从下到上依次套设动力轴承组件、转子以及轴向游隙控制结构，在轴向游隙控制结构的在锁紧螺母的外圈上设环形槽，同时在月牙锁紧卡环上设与环形槽相配套的凸台，通过月牙锁紧卡环的凸台与环形槽的卡合锁紧将月牙配磨垫圈和锁紧螺母的外圆进行径向紧固，使得锁紧螺母只能在轴向游隙范围内跳动，进而将重载滚珠丝杠以轴向游隙动态固定在机身上；工作时，在重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察重载滚珠丝杠上端的百分表跳动数据(理想重载滚珠丝杠轴向临界游隙值A)，检查其工作时的轴向跳动，同时观察重载滚珠丝杠和滑块的运动是否平稳顺畅，通过对月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈的上表面的反复磨配，直至观察到所述重载滚珠丝杠和滑块的运转平稳顺畅为止，最终使得重载滚珠丝杠上端面的轴向游隙控制在最小范围0.10mm以内，以满足机床工况；本发明结构简单，能够解决传统螺旋压力机轴向间隙调整机构轴向间隙调整精度低下不能满足实验室金属坯件成形实验用螺旋压力机轴向游隙精度控制需求的问题，操作方便快捷，大大提高了轴向间隙调整效率。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，所述压力机包括机身、设于机身的中间型空腔内的重载滚珠丝杠、设于所述重载滚珠丝杠上的丝杆螺牙、丝杆螺母和滑块、设于所述重载滚珠丝杠上的动力轴承组件、转子以及轴向游隙控制结构；其中，

所述轴向游隙控制结构包括设于所述转子上的两个月牙配磨垫圈、设于两个所述月牙配磨垫圈上方的锁紧螺母和同时设于所述月牙配磨垫圈和所述锁紧螺母外圈的月牙锁紧卡环；

所述锁紧螺母的侧面设有环形槽，所述月牙锁紧卡环上设有与所述环形槽相配套的凸台，通过所述凸台与所述环形槽的卡合锁紧将所述月牙配磨垫圈和所述锁紧螺母的外圆进行径向紧固；

所述月牙锁紧卡环固定在所述转子上，使得所述锁紧螺母只能在重载滚珠丝杠的轴向游隙范围内跳动，在所述重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察和记录重载滚珠丝杠上端百分表跳动数据和重载滚珠丝杠和滑块运动的顺畅情况，据此对所述月牙锁紧卡环和所述月牙配磨垫圈同等量反复磨配，将所述重载滚珠丝杠以最小轴向临界游隙动态固定在所述机身上。

进一步地，所述月牙配磨垫圈和所述月牙锁紧卡环每次的同等量配磨量均为0.01～0.02mm。

进一步地，所述环形槽使得所述锁紧螺母形成上下两个凸环，分别为远离所述月牙配磨垫圈的第一凸环和靠近所述月牙配磨垫圈的第二凸环；

所述月牙配磨垫圈的外圆和所述第二凸环的外圆直径相同。

进一步地，所述月牙配磨垫圈和所述月牙锁紧卡环在磨配前，所述凸台的宽度与所述环形槽的宽度相同，所述凸台的高度与所述环形槽的深度相同；

所述月牙锁紧卡环的初始制造厚度为所述月牙配磨垫圈的初始制造厚度、所述第二凸环的宽度以及所述环形槽的宽度之和。

进一步地，两个所述月牙配磨垫圈安装于所述重载滚珠丝杠上部螺纹段外圆处，两个所述月牙配磨垫圈围绕所述重载滚珠丝杠外壁形成圆环状；

所述锁紧螺母紧固于所述重载滚珠丝杠上部，且位于所述月牙配磨垫圈上方；

所述月牙锁紧卡环和所述月牙配磨垫圈都是线切割一分为二的月牙半圆，它们的剖分口位置相互垂直，以防安装在内环的月牙配磨垫圈在旋转时发生坠落。

进一步地，所述动力轴承组件包括依次套设于所述重载滚珠丝杠上的铜合金推力轴承、推力滚子轴承、圆柱滚子轴承组合以及推力滚子轴承；

所述推力滚子轴承的上端面精密定位于机身的内部台阶端面上；

所述圆柱滚子轴承组合设于所述机身的内壁，所述圆柱滚子轴承组合的外壁定位于机身主孔，内壁与重载滚珠丝杠配合，进而使所述重载滚珠丝杠的外壁径向精密定位于机身内；

所述圆柱滚子轴承组合的两端润滑油小区域分别设有第一滚子轴承隔套和第二滚子轴承隔套，用于控制圆柱滚子轴承组合内圈的轴向游隙。

进一步地，所述圆柱滚子轴承组合靠近所述第二滚子轴承隔套的一端还设有安装座，用于控制圆柱滚子轴承组合的外圈游隙，使得外圈轴向定死不动或留很小的间隙；

所述安装座的下端面与所述圆柱滚子轴承组合外圈的上端面共面；

所述安装座的外圆精密安装于所述机身主孔的一个精密台阶面上，该精密台阶的一个面与所述机身主孔垂直；

所述安装座的内圆精密安装于所述重载滚珠丝杠的外壁。

进一步地，所述安装座的上下两端面平行；

所述推力滚子轴承安装于所述安装座上端面上，使得机身垂直于主孔端面的精度传递到所述推力滚子轴承上；

所述推力滚子轴承上面叠加安装有转子安装座，所述转子安装座套设于所述重载滚珠丝杠的外圆上。

进一步地，所述转子安装于所述转子安装座上面，所述转子与所述重载滚珠丝杠的外壁之间通过键块连接；

所述转子能够承担所述锁紧螺母的锁紧力，通过所述锁紧螺母间接将所述安装座的垂直精度传递到重载滚珠丝杠上。

本发明的另一个方面提供一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制方法，包括如下步骤：

S100：在调试前，分别将所述月牙配磨垫圈和所述月牙锁紧卡环的上表面同等量配磨0.01～0.02mm，接着依次安装在所述重载滚珠丝杠上，并将所述月牙锁紧卡环与所述转子固定，使得所述重载滚珠丝杠1的轴向游隙A＝0.01～0.02mm；

S200：接着启动压力机机床，在所述重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察百分表工作时的轴向跳动游隙数据，同时观察所述重载滚珠丝杠和滑块的运动是否平稳顺畅，若运转不平稳顺畅，则重新配磨所述月牙锁紧卡环和所述月牙配磨垫圈各0.01～0.02mm,以加大游隙；

S300：重复步骤S200中的操作，直至观察到所述重载滚珠丝杠和滑块的运转平稳顺畅为止，最终使得所述重载滚珠丝杠上端面的轴向最小游隙控制在0.10mm以内，以满足机床运作工况。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，在轴向游隙控制结构的锁紧螺母的外圈上设环形槽，同时在月牙锁紧卡环上设与环形槽相配套的凸台，通过月牙锁紧卡环的凸台与环形槽的卡合锁紧将月牙配磨垫圈和锁紧螺母的外圆进行径向紧固，月牙锁紧卡环固定在转子上，使得锁紧螺母只能在轴向游隙范围内跳动，进而将重载滚珠丝杠以轴向游隙动态固定在机身上；工作时，在重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察重载滚珠丝杠上端的百分表跳动数据(理想重载滚珠丝杠轴向临界游隙值A)，检查其工作时的轴向跳动，同时观察重载滚珠丝杠和滑块的运动是否平稳顺畅，通过对月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈的上表面的反复磨配，直至观察到所述重载滚珠丝杠和滑块的运转平稳顺畅为止，使轴向临界游隙A最小，又能满足机床工况，最终使得重载滚珠丝杠上端面的轴向游隙控制在最小范围内；本发明结构简单，能够解决传统螺旋压力机轴向间隙调整机构轴向间隙调整精度低下不能满足实验室金属坯件成形实验用螺旋压力机轴向游隙精度控制需求的问题，操作方便快捷，大大提高了轴向间隙调整效率。

(2)本发明的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，调整重载滚珠丝杠的轴向游隙，只需在重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察重载滚珠丝杠上端的百分表跳动数据(理想重载滚珠丝杠轴向临界游隙值A)，检查其工作时的轴向跳动，同时观察重载滚珠丝杠和滑块的运动是否平稳顺畅，据此对月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈的上表面的同等量0.01～0.02mm反复磨配，最终使得重载滚珠丝杠上端面的轴向游隙控制在最小范围0.10mm以内，以满足实验用螺旋压力机重载滚珠丝杠轴向游隙的高精度控制。

(3)本发明的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈都是线切割一分为二的月牙半圆，它们的剖分口位置相互垂直，能够防止安装在内环的月牙配磨垫圈在旋转时发生坠落。

附图说明

图1为本发明实施例一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构的图1的B处放大图(月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈磨配前)；

图3为本发明实施例一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构的图1的B处放大图(月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈磨配后)；

图4为本发明实施例一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制方法的流程图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-重载滚珠丝杠、2-铜合金推力轴承、3-推力滚子轴承、4-滚子轴承隔套、5-圆柱滚子轴承组合、6-机身、7-螺钉、8-安装座、9-推力球轴承、10-转子安装座、11-滚子轴承隔套、12-转子安装座、13-平键、14-月牙锁紧卡环、141-凸台、15-螺钉、16-螺母锁紧、161-环形槽、162-第一凸环、163-第二凸环、17-月牙配磨垫圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“深度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

如图1-图3所示，本发明提供的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，用于压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制，所述压力机包括机身6、设于机身6的中间型空腔内的重载滚珠丝杠1、设于所述重载滚珠丝杠1上的丝杆螺牙、丝杆螺母和滑块、套设于所述重载滚珠丝杠1上的动力轴承组件、转子12以及轴向游隙控制结构；所述轴向游隙控制结构包括设于所述转子12上的两个月牙配磨垫圈17、设于两个所述月牙配磨垫圈17上锁紧螺母16和同时设于所述月牙配磨垫圈17和所述锁紧螺母16外圈的月牙锁紧卡环14；工作时，本发明适用的压力机采用大扭矩的永磁同步电机，直驱驱动高精度的重载滚珠丝杠螺旋副运转，继而推动与重载滚珠丝母配合的滑块沿精密的机身导轨上下往复运动，将电机的大扭矩直接转化成安装于滑块上的模具对试件的静压力和能，从而使试件发生形变。本发明在螺旋压力机的重载滚珠丝杠上设轴向游隙控制结构，在锁紧螺母的外圈上设环形槽，同时在月牙锁紧卡环上设与环形槽相配套的凸台，通过月牙锁紧卡环的凸台与环形槽的卡合锁紧将月牙配磨垫圈和锁紧螺母的外圆进行径向紧固；月牙锁紧卡环固定在转子上，使得锁紧螺母只能在重载滚珠丝杠的轴向游隙范围内跳动，在重载滚珠丝杠上端面打百分表，观察重载滚珠丝杠上端的百分表跳动数据和滑块运动的平稳状态，据此对月牙锁紧卡环和月牙配磨垫圈同等量反复磨配，将重载滚珠丝杠以最小的轴向临界游隙动态固定在机身上；本发明结构简单，能偶解决传统螺旋压力机轴向间隙调整机构轴向间隙调整精度低下不能满足实验室金属坯件成形实验用螺旋压力机轴向游隙精度控制需求的问题；操作方便快捷，大大提高了轴向间隙调整效率。

进一步地，如图1-图3所示，所述动力轴承组件包括依次套设于所述重载滚珠丝杠1上的铜合金推力轴承2、推力滚子轴承3、圆柱滚子轴承组合5以及推力滚子轴承9；所述重载滚珠丝杠1的下端设有丝杆螺牙，所述丝杆螺牙上设有丝杆螺母和滑块；在直驱电机的驱动下，所述重载滚珠丝杠1同步做旋转运动，继而驱动滑块运动压制试件；所述重载滚珠丝杠1靠下端的端面是圆锥面，所述铜合金推力轴承2和所述推力滚子轴承3在其上面依次套设安装；所述推力滚子轴承3的上端面精密定位于机身6的内部台阶端面上；所述铜合金推力轴承2和所述推力滚子轴承3用于承担向上的轴向力；当滑块下行，机床压制试件时，成形力由滑块内的丝杠螺母传递给重载滚珠丝杠1，通过所述重载滚珠丝杠1下部的大圆锥面传递压力给铜合金推力轴承2和推力滚子轴承3，继而传递到机身6，由于有合适精准的轴向游隙，铜合金推力轴承2和推力滚子轴承3在传递成形力的同时做旋转运动。

进一步地，如图1-图3所示，所述圆柱滚子轴承组合5设于所述机身6的内壁，所述圆柱滚子轴承组合5的外壁定位于机身主孔，内壁与重载滚珠丝杠1配合，进而使所述重载滚珠丝杠1的外壁径向精密定位于机身6内；选用高精度的圆柱滚子轴承组合5，使其与所述重载滚珠丝杠1和所述机身6保持精密适度的径向游隙，确保所述重载滚珠丝杠1在电机的驱动下可以精密地旋转；所述圆柱滚子轴承组合5的两端润滑油小区域分别设有第一滚子轴承隔套4和第二滚子轴承隔套11，用于控制圆柱滚子轴承组合5内圈的轴向游隙，所述圆柱滚子轴承组合5靠近所述第二滚子轴承隔套11的一端还设有安装座8，用于控制圆柱滚子轴承组合5的外圈游隙，使得外圈轴向定死不动或留很小的间隙；所述安装座8的下端面与所述圆柱滚子轴承组合5外圈的上端面共面；所述安装座8的外圆精密安装于所述机身6主孔的一个精密台阶面上，该精密台阶面与主孔垂直；所述安装座8的内圆精密安装于所述重载滚珠丝杠1的外壁；一个大的承担轴向力的所述推力滚子轴承9安装于所述安装座8上端面上；所述推力滚子轴承9上面叠加安装有转子安装座10，所述转子安装座10套设于所述重载滚珠丝杠1的外圆上；所述转子12安装于所述转子安装座10上面，所述转子12与所述重载滚珠丝杠1的外壁之间通过键块13连接；本发明的所述安装座8的上下两端面绝对平行，这样把机身端面的精度(垂直于主孔)传递到其上端的承担轴向力的推力滚子轴承9上；所述转子安装座10用于承担所述转子的重力；所述转子12用于承担所述锁紧螺母16的锁紧力，通过所述锁紧螺母16间接将所述安装座8的垂直精度向上传递到重载滚珠丝杠1上。

进一步地，如图1-图3所示，所述轴向游隙控制结构安装于所述转子12上；两个所述月牙配磨垫圈17安装于所述重载滚珠丝杠1上部螺纹段外圆处，两个所述月牙配磨垫圈17围绕所述重载滚珠丝杠1外壁形成圆环状；所述锁紧螺母16紧固于所述重载滚珠丝杠1上部，且位于所述月牙配磨垫圈17上方；所述月牙锁紧卡环14和所述月牙配磨垫圈17都是线切割一分为二的月牙半圆，它们的剖分口位置相互垂直，以防安装在内环的月牙配磨垫圈17在旋转时发生坠落；所述锁紧螺母16的侧面设有环形槽161；所述月牙锁紧卡环14上设有凸台141，所述凸台141能够安装于所述环形槽内；工作时，依次在所述重载滚珠丝杠1上安装月牙配磨垫圈17、锁紧螺母16和月牙锁紧卡环14，在所述月牙配磨垫圈17的外圆和所述锁紧螺母16的环形槽上安装所述月牙锁紧卡环14，所述月牙锁紧卡环14通过螺钉15固定在所述转子12上，如此卡住了所述锁紧螺母16使其只能在轴向游隙范围内跳动，也围住了月牙配磨垫圈17，如此将所述重载滚珠丝杠1以一定的轴向临界游隙动态固定在所述机身6上。

进一步地，如图1和图2所示，所述月牙配磨垫圈17和所述月牙锁紧卡环14在磨配前，所述凸台14的宽度L1与所述环形槽161的宽度L2相同，所述凸台141的高度h1与所述环形槽161的深度h2相同(其中，宽度方向为图1中重载滚珠丝杠1的纵向中心轴线方向，高度与深度方向为重载滚珠丝杠1的径向轴线方向)；所述环形槽161使得所述锁紧螺母16形成两个凸环，分别为第一凸环162和第二凸环163；所述月牙配磨垫圈17的外圆和所述锁紧螺母16的第二凸环163的外圆直径相同；假设所述月牙配磨垫圈17的初始制造厚度为H1，所述月牙锁紧卡环14的初始制造厚度H2，则所述月牙锁紧卡环14的初始制造厚度H2为所述月牙配磨垫圈17的初始制造厚度为H1、所述第二凸环163的宽度L3以及所述环形槽161的宽度L4之和(其中，厚度方向为图1中重载滚珠丝杠1的纵向中心轴线方向)，此时，所述重载滚珠丝杠1的轴向游隙A＝0；本发明在需要调整所述重载滚珠丝杠1的轴向游隙时，分别将所述月牙配磨垫圈17和所述月牙锁紧卡环14的上表面同等量配磨0.01～0.02mm后，依次在所述重载滚珠丝杠1上安装月牙配磨垫圈17、锁紧螺母16和月牙锁紧卡环14，并装好螺钉，此时所述重载滚珠丝杠1的轴向游隙A＝0.01～0.02mm或略多；接着低速启动机床，使机床滑块接触工作台面上的试件或障碍物，滑块上下运动，重载滚珠丝杠1旋转，同时在重载滚珠丝杠1上端面打百分表，观察重载滚珠丝杠1上端的百分表跳动数据(理想重载滚珠丝杠轴向临界游隙值A)，检查其工作时的轴向跳动，同时观察重载滚珠丝杠1和滑块的运动是否平稳顺畅，若运转不平稳顺畅，则需重新配磨月牙锁紧卡环14和月牙配磨垫圈17各0.01～0.02mm,以加大游隙；重复上述操作，依次以0.01～0.02mm反复减薄配磨所述月牙锁紧卡环14和所述月牙配磨垫圈17的上表面，直至观察到所述重载滚珠丝杠1和滑块的运转平稳顺畅为止，使轴向临界游隙A最小，又能满足机床工况，最终使得重载滚珠丝杠上端面的轴向游隙控制在最小范围0.10mm以内。

进一步地，如图1和图3所示，所述月牙配磨垫圈17和所述月牙锁紧卡环14在磨配完成后，所述月牙配磨垫圈17的上表面与所述第二凸环163的下表面保留有最小轴向游隙A的间距；所述月牙锁紧卡环14的上表面与所述第一凸环162的下表面亦保留有最小轴向游隙A的间距；最小轴向游隙A不超过0.1mm，如此使得所述锁紧螺母16只能在轴向最小游隙0.1mm范围内轴向跳动；为确保游隙精度，制造精度严格控制，装配总成时对误差补偿的刮研是必不可少的。

如图4所示，本发明提供的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制方法，包括如下步骤：

S100：调试前，分别将所述月牙配磨垫圈17和所述月牙锁紧卡环14的上表面同等量配磨0.01～0.02mm后，依次在所述重载滚珠丝杠1上安装月牙配磨垫圈17、锁紧螺母16和月牙锁紧卡环14，并将所述月牙锁紧卡环14与所述转子12固定，使得所述重载滚珠丝杠1的轴向游隙A＝0.01～0.02mm；

S200：接着低速启动压力机机床，使机床滑块接触工作台面上的试件或障碍物并上下运动，带动所述重载滚珠丝杠1旋转，同时在所述重载滚珠丝杠1上端面打百分表，观察百分表工作时的轴向跳动游隙数据(理想重载滚珠丝杠轴向临界游隙值A)，同时观察重载滚珠丝杠1和滑块的运动是否平稳顺畅，若运转不平稳顺畅，则重新配磨月牙锁紧卡环14和月牙配磨垫圈17各0.01～0.02mm,以加大游隙；

S300：重复上一步中的操作，直至观察到所述重载滚珠丝杠1和滑块的运转平稳顺畅为止，最终使得所述重载滚珠丝杠1上端面的轴向游隙控制在满足机床运作工况的最小游隙范围内。

本发明提供的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构的工作原理：本发明的实验室用数控直驱式伺服螺旋压力机由大扭矩的永磁同步电机，直驱驱动高精度的重载滚珠丝杠螺旋副运转，继而推动与重载滚珠丝母配合的滑块沿精密的机身导轨上下往复运动；永磁同步电机工作速度低，电机的大扭矩，直接转化成安装于滑块上的模具对试件的静压力和能，从而使试件发生形变；本发明的实验室用数控直驱式伺服螺旋压力机的主要传力零件是高精度的重载滚珠丝杠螺旋副，重载滚珠丝杠承担轴向压力；重载滚珠丝杠1的最小轴向临界游隙，就是要确保重载滚珠丝杠1能正常旋转，不会因为游隙太小而使重载滚珠丝杠1旋转有阻力或卡死，作为实验装备，要求这个数值尽可能小；然而要达到这个目的，只有把所有涉及零件的设计按较高精度等级设计和选用才能实现；将相关零件安装完毕，使得各零件设计和制造误差的叠加、复印的结果全部体现在重载滚珠丝杠1的旋转精度上；通过配磨相关零件的方式，可以对涉及轴向游隙的、各零件设计和制造误差及其叠加误差进行补偿和固化，实现对重载滚珠丝杠的最小轴向临界游隙的控制。

需要说明的是，本发明涉及的螺旋压力机的工作速度为75r/min～150r/min；配磨时调整轴向游隙的调试速度为50r/min～100r/min。

本发明的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构及方法不仅能用于实验室金属坯件成形螺旋压力机重载滚珠丝杠轴向游隙控制，亦能够适用于其他有精度需求的压力机滚珠丝杠的轴向游隙控制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述压力机包括机身(6)、设于机身(6)的中间型空腔内的重载滚珠丝杠(1)、设于所述重载滚珠丝杠(1)上的丝杆螺牙、丝杆螺母和滑块、设于所述重载滚珠丝杠(1)上的动力轴承组件、转子(12)以及轴向游隙控制结构；其中，

所述轴向游隙控制结构包括设于所述转子(12)上的两个月牙配磨垫圈(17)、设于两个所述月牙配磨垫圈(17)上方的锁紧螺母(16)和同时设于所述月牙配磨垫圈(17)和所述锁紧螺母(16)外圈的月牙锁紧卡环(14)；

所述锁紧螺母(16)的侧面设有环形槽(161)，所述月牙锁紧卡环(14)上设有与所述环形槽(161)相配套的凸台(141)，通过所述凸台(141)与所述环形槽(161)的卡合锁紧将所述月牙配磨垫圈(17)和所述锁紧螺母(16)的外圆进行径向紧固；

所述月牙锁紧卡环(14)固定在所述转子(12)上，使得所述锁紧螺母(16)只能在重载滚珠丝杠的轴向游隙范围内跳动，在所述重载滚珠丝杠(1)上端面打百分表，观察和记录重载滚珠丝杠上端百分表跳动数据和重载滚珠丝杠和滑块运动的顺畅情况，据此对所述月牙锁紧卡环(14)和所述月牙配磨垫圈(17)同等量反复磨配，将所述重载滚珠丝杠(1)以最小轴向临界游隙动态固定在所述机身(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述月牙配磨垫圈(17)和所述月牙锁紧卡环(14)每次的同等量配磨量均为0.01～0.02mm。

3.根据权利要求2所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述环形槽(161)使得所述锁紧螺母(16)形成上下两个凸环，分别为远离所述月牙配磨垫圈(17)的第一凸环(162)和靠近所述月牙配磨垫圈(17)的第二凸环(163)；

所述月牙配磨垫圈(17)的外圆和所述第二凸环(163)的外圆直径相同。

4.根据权利要求3所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述月牙配磨垫圈(17)和所述月牙锁紧卡环(14)在磨配前，所述凸台(141)的宽度与所述环形槽(161)的宽度相同，所述凸台(141)的高度与所述环形槽(161)的深度相同；

所述月牙锁紧卡环(14)的初始制造厚度为所述月牙配磨垫圈(17)的初始制造厚度、所述第二凸环(163)的宽度以及所述环形槽(161)的宽度之和。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：两个所述月牙配磨垫圈(17)安装于所述重载滚珠丝杠(1)上部螺纹段外圆处，两个所述月牙配磨垫圈(17)围绕所述重载滚珠丝杠(1)外壁形成圆环状；

所述锁紧螺母(16)紧固于所述重载滚珠丝杠(1)上部，且位于所述月牙配磨垫圈(17)上方；

所述月牙锁紧卡环(14)和所述月牙配磨垫圈(17)都是线切割一分为二的月牙半圆，它们的剖分口位置相互垂直，以防安装在内环的月牙配磨垫圈(17)在旋转时发生坠落。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述动力轴承组件包括依次套设于所述重载滚珠丝杠(1)上的铜合金推力轴承(2)、推力滚子轴承(3)、圆柱滚子轴承组合(5)以及推力球轴承(9)；

所述推力滚子轴承(3)的上端面精密定位于机身(6)的内部台阶端面上；

所述圆柱滚子轴承组合(5)设于所述机身(6)的内壁，所述圆柱滚子轴承组合(5)的外壁定位于机身主孔，内壁与重载滚珠丝杠(1)配合，进而使所述重载滚珠丝杠(1)的外壁径向精密定位于机身(6)内；

所述圆柱滚子轴承组合(5)的两端分别设有第一滚子轴承隔套(4)和第二滚子轴承隔套(11)，用于控制圆柱滚子轴承组合(5)内圈的轴向游隙。

7.根据权利要求6所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述圆柱滚子轴承组合(5)靠近所述第二滚子轴承隔套(11)的一端设有安装座(8)，用于控制圆柱滚子轴承组合(5)的外圈游隙，使得外圈轴向定死不动或留很小的间隙；

所述安装座(8)的下端面与所述圆柱滚子轴承组合(5)外圈的上端面共面；

所述安装座(8)的外圆精密安装于所述机身(6)主孔的一个精密台阶面上，该精密台阶的一个面与所述机身(6)主孔垂直；

所述安装座(8)的内圆精密安装于所述重载滚珠丝杠(1)的外壁。

8.根据权利要求7所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述安装座(8)的上下两端面平行；

所述推力球轴承(9)安装于所述安装座(8)上端面上，使得机身垂直于主孔端面的精度传递到所述推力球轴承(9)上；

所述推力球轴承(9)上面安装有转子安装座(10)，所述转子安装座(10)套设于所述重载滚珠丝杠(1)的外圆上。

9.根据权利要求8所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构，其特征在于：所述转子(12)安装于所述转子安装座(10)上面，所述转子(12)与所述重载滚珠丝杠(1)的外壁之间通过键块(13)连接；

所述转子(12)能够承担所述锁紧螺母(16)的锁紧力，通过所述锁紧螺母(16)间接将所述安装座(8)的垂直精度传递到重载滚珠丝杠(1)上。

10.一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制方法，其特征在于：应用如权利要求1-9中任一项所述的一种压力机重载滚珠丝杠轴向精密游隙控制结构实现，包括如下步骤：

S100：在调试前，分别将所述月牙配磨垫圈(17)和所述月牙锁紧卡环(14)的上表面同等量配磨0.01～0.02mm，接着依次安装在所述重载滚珠丝杠(1)上，并将所述月牙锁紧卡环(14)与所述转子(12)固定，使得所述重载滚珠丝杠(1)的轴向游隙A＝0.01～0.02mm；

S200：接着启动压力机机床，在所述重载滚珠丝杠(1)上端面打百分表，观察百分表工作时的轴向跳动游隙数据，同时观察所述重载滚珠丝杠(1)和滑块的运动是否平稳顺畅，若运转不平稳顺畅，则重新配磨所述月牙锁紧卡环(14)和所述月牙配磨垫圈(17)各0.01～0.02mm,以加大游隙；

S300：重复步骤S200中的操作，直至观察到所述重载滚珠丝杠(1)和滑块的运转平稳顺畅为止，最终使得所述重载滚珠丝杠(1)上端面的轴向游隙控制在满足机床运作工况的最小游隙范围内。

Images