CN116021322B - 一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构、机床和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构、机床和方法，涉及加工机床设备技术领域。便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，包括：轴承座，轴承座上设有轴套孔，轴套孔内设有导向槽，导向槽沿轴套孔的轴向设置，轴承座安装在机床上；轴承套，轴承套安装在轴套孔内，轴承套上设有导向平键，导向平键能够沿着导向槽滑动；轴承，轴承安装在轴承套内；滚珠丝杠，滚珠丝杠穿过轴承，并转动安装在轴承内；预拉伸组件，预拉伸组件沿滚珠丝杠的轴线方向设置，连接滚珠丝杠穿过轴承的一端与机床，预拉伸组件沿滚珠丝杠的轴向对滚珠丝杠进行预拉伸。能够提高滚珠丝杠的二次安装效率。

Description

一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构、机床和方法

技术领域

本发明涉及加工机床设备技术领域，特别涉及一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构、机床和方法。

背景技术

高精度的数控机床对直线轴的要求很高，而滚珠丝杠作为直线轴中的主要精密部件，会直接影响到机床的加工精度。为抵抗由温升带来的热变形，保持直线轴的精度与刚度，直线轴设计时需要考虑进行预拉伸。丝杠轴预拉伸端进行装配和预拉伸时，对操作空间的大小有一定的要求，立式机床中最容易损坏的竖直直线轴预拉伸端往往被箱体等部组遮蔽，且空间狭小，在更换滚珠丝杠时可能还需要吊离箱体等关联部组，造成装配极不方便。如中国发明专利CN105922049B所示。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，能够提高滚珠丝杠二次装配时的安装效率。

本发明还提出一种机床。

本发明还提出一种方法：滚珠丝杠的安装方法。

根据本发明第一方面实施例的一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，包括：

轴承座，所述轴承座上设有轴套孔，所述轴套孔内设有导向槽，所述导向槽沿所述轴套孔的轴向设置，所述轴承座安装在机床上；

轴承套，所述轴承套安装在所述轴套孔内，所述轴承套上设有导向平键，所述导向平键能够沿着所述导向槽滑动；

轴承，所述轴承安装在所述轴承套内；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠穿过所述轴承，并转动安装在所述轴承内；

预拉伸组件，所述预拉伸组件沿所述滚珠丝杠的轴线方向设置，连接所述滚珠丝杠穿过轴承的一端与所述机床，所述预拉伸组件沿所述滚珠丝杠的轴向对所述滚珠丝杠进行预拉伸。

根据本发明实施例的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，至少具有如下有益效果：

1.滚珠丝杠穿过轴承，通过轴承座与轴承套进行支撑，滚珠丝杠与机床之间不直接相连，而是通过预拉伸组件间隔相连，使得滚珠丝杠整体长度小于两箱体之间安装空腔沿滚珠丝杠轴向方向的距离，在进行滚珠丝杠的安装及拆卸时，无需挪动机床上的箱体，即可直接进行装配，安装更加方便；

2.滚珠丝杠在与轴承套装配的时候，可以在机床以外进行，因此不受环境的影响。安装完以后，轴承套通过导向平键和导向槽的配合，可以在视野受限的情况，以要求方向装配在轴套孔内，从而克服目前立式机床空间狭小，滚珠丝杠在安装过程中，被箱体等部组遮蔽造成装配极不方便的问题。

根据本发明的一些实施例，所述预拉伸组件包括端盖、拉紧螺钉、锁紧螺母和弹簧件，所述端盖安装在所述轴承套远离所述滚珠丝杠的一端，所述滚珠丝杠穿过所述轴承套的一端与所述锁紧螺母固定连接，所述弹簧件套装在所述滚珠丝杠上，所述弹簧件的两端分别与所述轴承和所述锁紧螺母抵接，所述拉紧螺钉穿过机床后与所述端盖连接，所述拉紧螺钉能够沿所述滚珠丝杠的轴向调节所述端盖。

根据本发明的一些实施例，所述预拉伸组件还包括第一隔套，所述第一隔套套装在所述滚珠丝杠上，且位于所述锁紧螺母和所述弹簧件之间。

根据本发明的一些实施例，所述预拉伸组件还包括第二隔套，所述第二隔套套装在所述滚珠丝杠上，且位于所述轴承和所述弹簧件之间。

根据本发明的一些实施例，所述端盖和所述机床之间还设有配磨轴向垫片。

根据本发明的一些实施例，所述轴承套设有键槽，所述键槽安装有所述导向平键。

根据本发明的一些实施例，所述轴承座设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述轴套孔相通，所述螺纹孔沿所述轴套孔的径向设置，所述螺纹孔安装有紧定螺钉。

根据本发明的一些实施例，所述轴承座的侧壁与所述机床之间还设有配磨径向垫片。

根据本发明第二方面实施例的一种机床，包括上述实施例所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构。

根据本发明实施例的机床，至少具有如下有益效果：能够提高滚珠丝杠的二次装配时的安装效率，具有装配重复性好的特点，提高了滚珠丝杠在使用过程中的精度和刚度。

根据本发明第三方面实施例的一种滚珠丝杠的安装方法，使用上述实施例所述的机床，其具体步骤包括：

步骤S10：将轴承座与轴承座在机床上的安装位置相对齐，保持不完全固定状态；

步骤S20：滚珠丝杠穿过轴承套内的轴承与预拉伸组件相连；

步骤S30：滚珠丝杠插入轴承座中，通过导向平键与导向槽配合，轴承套安装在轴承座的轴套孔中；

步骤S40：将预拉伸组件与机床相连；

步骤S50：将轴承座固定于机床上，轴承套固定在轴套孔中。

根据本发明实施例的滚珠丝杠的安装方法，至少具有如下有益效果：

1、滚珠丝杠在与轴承套装配的时候，可以在机床以外进行，因此不受环境的影响。安装完以后，轴承套通过导向平键和导向槽的配合，可以在视野受限的情况，以要求方向装配在轴套孔内，从而克服目前立式机床空间狭小，滚珠丝杠在安装过程中，被箱体等部组遮蔽造成装配极不方便的问题。

2、使得每一次装配轴承套外圆和轴套孔在同一侧贴紧，重复装配能保持相近的位置精度。

3、由于第一次装配时可以记录预拉伸组件固定于机床上的紧固力，在更换滚珠丝杠时可以根据预拉伸组件固定于机床上的紧固力进行调整，在减少一个测量步骤的同时能达到相同的预拉伸效果，能更进一步简化装配的过程。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构的剖面视图一；

图2为本发明一种实施例的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构的剖面视图二；

图3为轴承座示意图；

图4为轴承套示意图。

附图标号：

轴承座100；轴套孔110；导向槽120；螺纹孔130；紧定螺钉140；

轴承套200；导向平键210；键槽201；

轴承300；

机床400；

滚珠丝杠500；

预拉伸组件600；端盖610；拉紧螺钉620；锁紧螺母630；弹簧件640；第一隔套650；第二隔套660；

配磨轴向垫片710；配磨径向垫片720。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

须理解的是，机床400上通常设有两相对间隔设置的箱体，两箱体之间形成用于放置滚珠丝杠500的安装空腔，箱体上设置有安装孔，轴承套200、轴承300可以直接设置于安装孔内，滚珠丝杠500穿过安装孔内的轴承300与箱体相连，此时箱体沿滚珠丝杠500的径向方向对滚珠丝杠500进行固定。在现有滚珠丝杠500拆卸过程中，因滚珠丝杠500的一端插入机床内，滚珠丝杠500的轴向长度大于安装空腔沿滚珠丝杠500轴向方向的距离，在滚珠丝杆需要进行拆卸时，必须吊离一箱体，扩大安装空腔沿滚珠丝杠500轴向方向的距离至大于滚珠丝杠500的轴向长度，才能够顺利的取出滚珠丝杠500。

参照图1到图4所示，本发明公开了一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，包括：

轴承座100，轴承座100上设有轴套孔110，轴套孔110内设有导向槽120，导向槽120沿轴套孔110的轴向设置，轴承座100安装在机床400上；

轴承套200，轴承套200安装在轴套孔110内，轴承套200上设有导向平键210，导向平键210能够沿着导向槽120滑动；

轴承300，轴承300安装在轴承套200内；

滚珠丝杠500，滚珠丝杠500穿过轴承300，并转动安装在轴承300内；

预拉伸组件600，预拉伸组件600沿滚珠丝杠500的轴线方向设置，连接滚珠丝杠500穿过轴承的一端与机床400，预拉伸组件600沿滚珠丝杠500的轴向对滚珠丝杠500进行预拉伸。

现有滚珠丝杠500的端部直接设置在机床400上，沿滚珠丝杠500的径向进行固定，滚珠丝杠500与机床400的安装及拆卸十分不便。

值得理解的是，在本实施例中，滚珠丝杠500穿过轴承300，通过轴承座100与轴承套200进行支撑，滚珠丝杠500与机床400之间不直接相连，而是通过预拉伸组件600间隔相连，使得滚珠丝杠500整体长度小于两箱体之间安装空腔沿滚珠丝杠500轴向方向的距离，在进行滚珠丝杠500的安装及拆卸时，无需挪动机床400上的箱体，即可直接进行装配，安装更加方便。

而且，现有滚珠丝杠500的端部多是通过轴承套200、轴承300与机床400进行连接，轴承套200往往需要在滚珠丝杠500插入机床400的箱体后，再将轴承套200、轴承300安装至滚珠丝杠500与机床400的箱体之间，在轴承套200与轴承300安装过程中，滚珠丝杠500与机床400箱体之间的空间较小，轴承套200与轴承300插入此空间后，人眼视野受限，难以观察到具体的安装情况，并且其安装流程复杂，必须先在机床400箱体上安装滚珠丝杠500，再进行轴承套200及轴承300的安装，安装流程受限导致安装不便。

值得理解的是，在本实施例中，滚珠丝杠500在与轴承套200装配的时候，可以在机床以外进行，因此不受环境的影响，安装方便。安装完以后，轴承套200通过导向平键210和导向槽120的配合，可以在视野受限的情况，以要求方向装配在轴套孔110内，从而克服目前立式机床空间狭小，滚珠丝杠500在安装过程中，被箱体等部组遮蔽造成装配极不方便的问题。其中，轴承300为角接触轴承或其他类型的轴承。

滚珠丝杠500在完成安装以后，在预拉伸组件600的作用下，滚珠丝杠500沿着自身的轴向被拉伸。滚珠丝杠500拉伸以后，使滚珠丝杠500内部首先产生了一个拉应力，在滚珠丝杠500出现热变形的过程中，产生的应力与这个拉应力部分抵消，最终结果就是热变形前后丝杠轴整体长度不发生改变或者改变很小，从而达到保证滚珠丝杠500的精度和刚度的目的。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，预拉伸组件600包括端盖610、拉紧螺钉620、锁紧螺母630和弹簧件640，端盖610安装在轴承套200远离滚珠丝杠500的一端，滚珠丝杠500穿过轴承套200的一端与锁紧螺母630固定连接，弹簧件640套装在滚珠丝杠500上，弹簧件640的两端分别和轴承300和锁紧螺母630抵接，拉紧螺钉620穿过机床400后与端盖610连接，拉紧螺钉620能够沿滚珠丝杠500的轴向调节端盖610。

可以理解的是，滚珠丝杠500在使用过程中，温度是不断变化的，温度的变化导致滚珠丝杠500的长度在不断变化，并不是一个固定的伸长量。基于此，在本实施例中，滚珠丝杠500在安装的时候，在依次穿过轴承套200、轴承300、弹簧件640后，通过锁紧螺母630锁紧，从而将滚珠丝杠500和轴承套200连为一体，此时弹簧件640处于压缩状态。随后，滚珠丝杠500随着轴承套200一起被装入轴套孔110。

再之后，将端盖610安装在轴承套200远离滚珠丝杠500的一端，拉紧螺钉620穿过机床400后与端盖610连接，拉紧螺钉620沿滚珠丝杠500的轴向调节端盖610，轴承套200会随着端盖610一起运动，从而将固定在轴承套200的滚珠丝杠500进行预拉伸，直至拉伸到预设长度。滚珠丝杠500受弹簧件640的拉力作用，处于预拉伸的状态，当滚珠丝杠500在不同的温度环境下，处于不同伸长长度的时候，弹簧件640能够适应其进行变化。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，预拉伸组件600还包括第一隔套650，第一隔套650套装在滚珠丝杠500上，且位于锁紧螺母630和弹簧件640之间。

可以理解的是，当弹簧件640与锁紧螺母630直接接触的时候，容易造成锁紧螺母630划伤和磨损。其次，如果直接靠锁紧螺母630的旋紧去压紧弹簧件640，锁紧螺母630会一直承受一个很大的力，这个力会使锁紧螺母630的螺纹发生烧伤，导致锁紧螺母损坏。

基于此，通过在锁紧螺母630和弹簧件640之间设置第一隔套650，既可以避免弹簧件640与锁紧螺母630直接接触的时候，造成锁紧螺母630划伤和磨损。同时，在装配时使用一件辅助工具先压紧第一隔套650，使得弹簧件640被压缩到设定位置，然后再轻松旋紧锁紧螺母630，可以避免锁紧螺母630的螺纹发生烧伤。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，预拉伸组件600还包括第二隔套660，第二隔套660套装在滚珠丝杠500上，且位于轴承300和弹簧件640之间。

可以理解的是，由于弹簧件640是处于不断地变化状态，如果弹簧件640直接与轴承300接触，会造成严重的磨损，减低使用寿命和使用的精度。基于此，通过设置第二隔套660，避免弹簧件640与轴承300直接接触。其中，弹簧件640具体为碟簧。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，端盖610和机床400之间还设有配磨轴向垫片710。

通过设置配磨轴向垫片710，配磨轴向垫片710与拉紧螺钉620配合，保证滚珠丝杠500拉伸到预设长度位置。配磨轴向垫片710是在装配时，需要测量零件的实际尺寸后使用磨床配磨垫片厚度的，保证滚珠丝杠500的安装精度。

参照图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，轴承套200设有键槽201，键槽201安装有导向平键210。

在本实施例中，通过设置键槽201，在使用的时候再将导向平键210装入键槽201中。

参照图2和图3所示，在本发明的一些实施例中，轴承座100设有螺纹孔130，螺纹孔130与轴套孔110相通，螺纹孔130沿轴套孔110的径向设置，螺纹孔130安装有紧定螺钉140。

可以理解的是，轴套孔110与轴承套200之间采用微间隙配合，在满足直线轴位置精度的间隙下，保证轴承套200能顺畅地装入轴套孔110中。在轴承套200装到位以后，再将紧定螺钉140拧紧，使轴承套200外圆与轴套孔110在一个方向上紧靠，进一步减小轴承套200与轴套孔110之间间隙配合对直线轴位置精度的影响。同时，也使得每一次装配轴承套200外圆和轴套孔110在同一侧贴紧，重复装配能保持相近的位置精度。

参照图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，轴承座100的侧壁与机床400之间还设有配磨径向垫片720。

在本实施例中，通过设置配磨径向垫片720，使轴承座100在保证其内孔与滚珠丝杠500的同轴度公差满足要求的情况下安装在机床400上。配磨径向垫片720是在装配时，需要测量零件的实际尺寸后使用磨床配磨垫片厚度的，保证滚珠丝杠500的安装精度。

本发明还公开了一种机床，包括上述实施例的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构。

由于机床采用了上述实施例的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。

本发明还公开了一种滚珠丝杠的安装方法，包括：

步骤S10：将轴承座100与轴承座100在机床400上的安装位置相对齐，保持不完全固定状态。

具体地，将轴承座100安装在机床400上，将紧定螺钉140安装在轴承座100的螺纹孔130，且保持不完全拧入状态。

步骤S20：滚珠丝杠500穿过轴承套200内的轴承300与预拉伸组件600相连。

具体地，滚珠丝杠500依次穿过轴承套200、轴承300、第一隔套650、弹簧件640、第二隔套660后与锁紧螺母630连接。

其中，滚珠丝杠500在与锁紧螺母630连接时，使用工具压紧第一隔套650，使弹簧件640压缩后，再拧紧锁紧螺母630。

步骤S30：滚珠丝杠500插入轴承座100中，通过导向平键210与导向槽120配合，轴承套200安装在轴承座100的轴套孔110中。

步骤S40：将预拉伸组件600与机床400相连。

具体地，将端盖610安装在轴承套200远离滚珠丝杠500的一端，拉紧螺钉620穿过机床400后与端盖610连接，拉紧螺钉620沿滚珠丝杠500的轴向调节端盖610，使滚珠丝杠500达到预拉伸量。

步骤S50：将轴承座100固定于机床400上，轴承套200固定在轴套孔110中。

具体地，拧紧紧定螺钉140，轴承套200固定在轴套孔110中。

采用本发明的安装方法，在本实施例中，滚珠丝杠500在与轴承套200装配的时候，可以在机床以外进行，因此不受环境的影响。安装完以后，轴承套200通过导向平键210和导向槽120的配合，可以在视野受限的情况，以要求方向装配在轴套孔110内，从而克服目前立式机床空间狭小，滚珠丝杠500在安装过程中，被箱体等部组遮蔽造成装配极不方便的问题。同时，可以避免锁紧螺母630的螺纹发生烧伤。特别的，使得每一次装配轴承套200外圆和轴套孔110在同一侧贴紧，重复装配能保持相近的位置精度。

此外，由于第一次装配时可以记录拉紧螺钉620的扭矩值，在更换滚珠丝杠500时可以根据拉紧螺钉620的扭矩值调整配磨径向垫片720，在减少一个测量步骤的同时能达到相同的预拉伸效果，能更进一步简化装配的过程。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于，包括：

轴承座，所述轴承座上设有轴套孔，所述轴套孔内设有导向槽，所述导向槽沿所述轴套孔的轴向设置，所述轴承座安装在机床上；

轴承套，所述轴承套安装在所述轴套孔内，所述轴承套上设有导向平键，所述导向平键能够沿着所述导向槽滑动；

轴承，所述轴承安装在所述轴承套内；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠穿过所述轴承，并转动安装在所述轴承内；

预拉伸组件，所述预拉伸组件沿所述滚珠丝杠的轴线方向设置，连接所述滚珠丝杠穿过轴承的一端与所述机床，所述预拉伸组件沿所述滚珠丝杠的轴向对所述滚珠丝杠进行预拉伸；

所述预拉伸组件包括端盖、拉紧螺钉、锁紧螺母和弹簧件，所述端盖安装在所述轴承套远离所述滚珠丝杠的一端，所述滚珠丝杠穿过所述轴承套的一端与所述锁紧螺母固定连接，所述弹簧件套装在所述滚珠丝杠上，所述弹簧件的两端分别与所述轴承和所述锁紧螺母抵接，所述拉紧螺钉穿过机床后与所述端盖连接，所述拉紧螺钉能够沿所述滚珠丝杠的轴向调节所述端盖。

2.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述预拉伸组件还包括第一隔套，所述第一隔套套装在所述滚珠丝杠上，且位于所述锁紧螺母和所述弹簧件之间。

3.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述预拉伸组件还包括第二隔套，所述第二隔套套装在所述滚珠丝杠上，且位于所述轴承和所述弹簧件之间。

4.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述端盖和所述机床之间还设有配磨轴向垫片。

5.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述轴承套设有键槽，所述键槽安装有所述导向平键。

6.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述轴承座设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述轴套孔相通，所述螺纹孔沿所述轴套孔的径向设置，所述螺纹孔安装有紧定螺钉。

7.根据权利要求1所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构，其特征在于：所述轴承座的侧壁与所述机床之间还设有配磨径向垫片。

8.一种机床，其特征在于：包括权利要求1至7任一项所述的便于二次装配的滚珠丝杠预拉伸结构。

9.一种滚珠丝杠的安装方法，其特征在于，使用权利要求8所述的机床，其具体步骤包括：

步骤S10：将轴承座与轴承座在机床上的安装位置相对齐，保持不完全固定状态；

步骤S20：滚珠丝杠穿过轴承套内的轴承与预拉伸组件相连；

步骤S30：滚珠丝杠插入轴承座中，通过导向平键与导向槽配合，轴承套安装在轴承座的轴套孔中；

步骤S40：将预拉伸组件与机床相连；

步骤S50：将轴承座固定于机床上，轴承套固定在轴套孔中。

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