CN117226572B - 一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，涉及数控机床滚珠丝杠传动技术领域；包括转动设置的机床坐标轴滚珠丝杠和与其配合的丝杠螺母，机床坐标轴滚珠丝杠的一侧设置有串联的两组丝杠传动机构；机床坐标轴滚珠丝杠滑动安装有两个辅助支撑，且两个辅助支撑的上端分别与两个丝杠传动机构螺纹传动，下端滑动套设在机床坐标轴滚珠丝杠外侧，丝杠螺母设置在两个辅助支撑之间；采用滚珠丝杠机构驱动辅助支撑轴套，此处滚珠丝杠与坐标轴丝杠连接，采用差速法、定比例非接触随动的传动方式，使辅助支撑随机床运动部件运行而差速随动，不会与运行部件产生接触，从而实现对滚珠丝杠的平稳、均衡的支撑，解决传统辅助支撑存在的问题。

Description

一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构

技术领域

本发明涉及数控机床滚珠丝杠传动技术领域，具体为一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构。

背景技术

滚珠丝杠传动是数控机床中坐标轴驱动应用最广泛、技术最成熟的一种传动方式，可以达到较高的传动精度。滚珠丝杠在小行程传动中不需要附加中间支撑或辅助支撑。在长行程传动中，尤其是行程达到5000mm左右或更大时，即使在装配中采用预拉伸也无法解决滚珠丝杠产生的中间挠曲从而带来的刚性减弱、噪音加大、精度降低和使用寿命减少的问题，而此时增加滚珠丝杠中间支撑或辅助支撑成为解决这一问题的方式和手段。

传统上采用的辅助支撑都有一个共同的问题，就是传动过程中，当运行部件到达支撑位置时都会与支撑件产生撞击和摩擦，在机床坐标轴运行速度较小时，这种撞击和摩擦产生的噪音问题和由于撞击带来的对部件的损伤会较小。可是现实情况是随着数控机床的不断发展，对机床的使用效率要求越来越高，机床坐标轴的运行速度也越来越快，已经达到60m/min及以上，此时，传统的辅助支撑方法会加大设备零部件的损伤和运行噪音，减少零部件的使用寿命，已经不适应数控机床的发展。为此，我们提供一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构；采用滚珠丝杠机构驱动辅助支撑轴套，此处滚珠丝杠与坐标轴丝杠连接，采用差速法、定比例非接触随动的传动方式，使辅助支撑随机床运动部件运行而差速随动，不会与运行部件产生接触，从而实现对滚珠丝杠的平稳、均衡的支撑，解决传统辅助支撑存在的问题。

本发明可以通过以下技术方案实现：一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，包括转动设置在机床上的机床坐标轴滚珠丝杠，机床坐标轴滚珠丝杠上螺纹传动有丝杠螺母，机床坐标轴滚珠丝杠的一侧设置有两组丝杠传动机构，且两组丝杆传动机构之间设置连接轴进行传动；

在机床坐标轴滚珠丝杠与两组丝杠传动机构所在直线之间平行安装有直线导轨，直线导轨上滑动安装有两个辅助支撑，且两个辅助支撑的上端分别与两个丝杠传动机构螺纹传动，下端滑动套设在机床坐标轴滚珠丝杠外侧，所述丝杠螺母设置在两个辅助支撑之间。

本发明的进一步技术改进在于：机床坐标轴滚珠丝杠与串联设置的两组丝杠传动机构之间设置有动力传导装置，所述动力传导装置设置为定传动比传动或可调的变速传动。

本发明的进一步技术改进在于：丝杠螺母的左右移动速度大于两个辅助支撑的对应移动速度。

本发明的进一步技术改进在于：两个辅助支撑分别与机床坐标轴滚珠丝杠的两端安装座之间均设有丝杠支撑润滑结构。

本发明的进一步技术改进在于：安装座内设有储油腔，储油腔的一侧设有单向进油阀，储油腔的另一侧滑动设有连接注油器，连接注油器靠近储油腔的一侧设有调压结构，连接注油器的另一侧固定有注油头。

本发明的进一步技术改进在于：调压结构包括滑动设置在连接注油器上调压腔的调压滑块，调压滑块与调压腔腔底之间设置有调压弹簧，调压腔内还固定有对调压滑块进行限位的限位环。

本发明的进一步技术改进在于：连接注油器远离储油腔的一端开设有注油腔，注油腔与调压腔之间连通设有至少两个注油槽，注油头与注油腔连通且注油头侧壁上开设有注油孔。

本发明的进一步技术改进在于：辅助支撑上侧设置有与注油头相配合的接油结构，接油结构包括与辅助支撑内开设的与储油腔对应的润滑腔，接油头的外侧滑动套设有密封套，接油头侧壁开设有接油孔，密封套内浮动设有对接油孔的堵塞结构。

本发明的进一步技术改进在于：堵塞结构包括开设在密封套侧壁的安装孔，安装孔内滑动设有安装块，安装块的一侧转动设置有球阀，安装块远离球阀的一端设置有压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别与安装块和密封套固定连接。

本发明的进一步技术改进在于：润滑腔的底部设有润滑出油槽，储油腔内保持恒压状态。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、两组丝杠传动机构与机床坐标轴滚珠丝杠的定比例降速传动，该减速比可根据实际应用情况通过传动比的调整和滚珠丝杠导程进行精确计算和设定，达到与坐标轴丝杠运行的最佳差值，使两个辅助支撑与机床运动部件为差速随动，运行是逐步靠近和逐步远离的过程，如此往复运行，保证了辅助支撑是对机床坐标轴滚珠丝杠的稳定、均衡的支撑，同时避免了辅助支撑与机床移动部件产生撞击的问题，此机构也对滚珠丝杠长距离传动并提高坐标轴的运行速度的支撑问题提供了很好的解决方案。

2、利用两个辅助支撑分别与机床坐标轴滚珠丝杠的两端安装座之间设置的丝杠支撑润滑结构，在辅助支撑达到左右极限位置时，为辅助支撑自行补充润滑油，并对机床坐标轴滚珠丝杠进行润滑冷却，提升辅助支撑与机床坐标轴滚珠丝杠之间的顺畅度，保证机床坐标轴滚珠丝杠的使用寿命，提升辅助支撑的使用效果。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体外部结构示意图；

图2为本发明的丝杠支撑润滑结构连接示意图；

图3为本发明图2中A处的局部放大图；

图4为本发明图3中B处的局部放大图。

图中：1、动力传导装置；2、轴承座一；3、轴承座二；4、短行程滚珠丝杠一；5、第一辅助支撑；6、机床坐标轴滚珠丝杠；7、轴承座三；8、联轴器一；9、丝杠螺母；10、连接轴；11、联轴器二；12、轴承座四；13、第二辅助支撑；14、直线导轨；15、短行程滚珠丝杠二；16、轴承座五；17、坐标轴电机；18、安装座；19、坐标轴联轴器；20、机床丝杠安装座；21、储油腔；22、润滑腔；23、单向调压阀；24、单向进油阀；25、连接注油器；251、注油槽；252、注油腔；253、调压腔；26、注油头；27、调压弹簧；28、调压滑块；29、接油头；291、接油孔；30、抵接滑块；31、连接销；32、复位弹簧；33、安装块；34、压缩弹簧；35、球阀。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现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。

请参阅图1所示，一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，包括转动设置在数控机床上的机床坐标轴滚珠丝杠6，机床坐标轴滚珠丝杠6的两端分别与固定于数控机床上的安装座18和机床丝杠安装座20转动连接，安装座18的一侧固定安装在坐标轴电机17，坐标轴电机17的输出端与机床坐标轴滚珠丝杠6的一端通过坐标轴联轴器19固定连接；

在机床坐标轴滚珠丝杠6的一侧设置有两组丝杠传动机构，其中一组丝杠传动机构包括固定在数控机床上的轴承座一2、轴承座三7以及转动安装在二者之间的短行程滚珠丝杠一4，另外一组丝杠传动机构包括固定在机床上的轴承座四12、轴承座五16以及转动安装在二者之间的短行程滚珠丝杠二15；

短行程滚珠丝杠一4和短行程滚珠丝杠二15的相对一端分别穿过轴承座三7和轴承座四12，且两端之间分别通过联轴器一8和联轴器二11固定连接有连接轴10；更多地，机床坐标轴滚珠丝杠6远离坐标轴电机17的一端与短行程滚珠丝杠一4远离轴承座三7的一端通过动力传导装置1进行动力传输，根据短行程滚珠丝杠一4的长度可在其外侧增加轴承座二3以提高其稳定性；

在机床坐标轴滚珠丝杠6与两组丝杠传动机构所在直线之间平行安装有直线导轨14，直线导轨14上滑动设置有两个滑块，每个滑块上分别固定安装有第一辅助支撑5和第二辅助支撑13，第一辅助支撑5和第二辅助支撑13的上端分别与短行程滚珠丝杠一4和短行程滚珠丝杠二15螺纹传动，第一辅助支撑5和第二辅助支撑13的下端滑动套设在机床坐标轴滚珠丝杠6的外侧；机床坐标轴滚珠丝杠6的外侧螺纹传动有丝杠螺母9，丝杠螺母9设置在第一辅助支撑5和第二辅助支撑13之间；

具体地，动力传导装置1可以是固定传动比的齿轮传动、皮带传动、链式传动，也可以是可调的变速传动结构；

如图轴承座一2-短行程滚珠丝杠一4所示，在机床丝杠安装座20与第一辅助支撑5之间以及第二辅助支撑13和安装座18之间设置有丝杠支撑润滑结构，以机床丝杠安装座20与第一辅助支撑5之间设置的丝杠支撑润滑结构为例进行说明：

机床丝杠安装座20内开设有储存润滑油的储油腔21，储油腔21内的液体压力处于恒定状态，储油腔21的一侧设有单向进油阀24，储油腔21的另一侧滑动设有连接注油器25，连接注油器25靠近储油腔21的一端开设有调压腔253，连接注油器25远离储油腔21的一端开设有注油腔252，注油腔252与调压腔253之间连通设有至少两个注油槽251，调压腔253内滑动连接有调压滑块28，调压滑块28的一侧设置有调压弹簧27，调压弹簧27的两端分别调压滑块28与连接注油器25固定连接，调压腔253内还固定有对调压滑块28进行限位的限位环，连接注油器25远离储油腔21的固定有注油头26，注油头26与注油腔252连通且注油头26侧壁上开设有注油孔；

第一辅助支撑5的上侧开设有与储油腔21对应的润滑腔22，润滑腔22的顶部设有单向调压阀23，润滑腔22靠近机床丝杠安装座20的一侧固定连接有接油头29，接油头29的外侧滑动套设有密封套，密封套位于润滑腔22内，接油头29的中间内腔部分滑动设有抵接滑块30，抵接滑块30的一侧设置贯通密封套的连接销31，连接销31的两端分别与抵接滑块30和密封套固定连接，连接销31外侧设有复位弹簧32，复位弹簧32的两端分别与抵接滑块30与接油头29相抵接，连接销31的外侧还设置有用于对抵接滑块30进行限位的限位环；

接油头29的侧壁上开设有至少两个接油孔291，密封套的对应位置开设有安装孔，安装孔内滑动设有安装块33，安装块33的一侧转动设置有球阀35，安装块33远离球阀35的一端设置有压缩弹簧34，压缩弹簧34的两端分别与安装块33和密封套固定连接，润滑腔22的底部设有润滑出油槽。

本发明在使用时，坐标轴电机17的输出端旋转带动机床坐标轴滚珠丝杠6旋转，与机床坐标轴滚珠丝杠6螺纹连接的丝杠螺母9带动机床运动部件沿坐标轴方向移动，同时，在动力传导装置1的作用下带动短行程滚珠丝杠一4旋转，并通过连接轴10带动短行程滚珠丝杠二15同步旋转，短行程滚珠丝杠一4带动第一辅助支撑5运动，短行程滚珠丝杠二15带动第二辅助支撑13与第一辅助支撑5同向运行；

当丝杠螺母9向左侧运行时，第一辅助支撑5和第二辅助支撑13也沿直线导轨14向左移动，在动力传导装置1的传动作用下，机床坐标轴滚珠丝杠6的旋转速度与短行程滚珠丝杠一4和短行程滚珠丝杠二15的旋转速度存在差异，且使得第一辅助支撑5和第二辅助支撑13的移动速度低于丝杠螺母9的移动速度，从而与丝杠螺母9固定的机床运动部件与第一辅助支撑5的距离越来越近，而与第二辅助支撑13的距离越来越远；

当机床运动部件移动至行程左极限位置时，第一辅助支撑5刚好移动至机床坐标轴滚珠丝杠6的左极限位置处，同时与机床运动部件保持相对较小的距离，不发生碰撞；此时，第二辅助支撑13也移动至短行程滚珠丝杠二15的左极限位置，并位于或接近此坐标轴行程中间位置，一同对机床坐标轴滚珠丝杠6形成中间支撑；

当丝杠螺母9向右侧运行时，第一辅助支撑5和第二辅助支撑13也沿直线导轨14向右移动，在动力传导装置1的传动作用下，机床坐标轴滚珠丝杠6的旋转速度与短行程滚珠丝杠一4和短行程滚珠丝杠二15的旋转速度存在差异，且使得第一辅助支撑5和第二辅助支撑13的移动速度低于丝杠螺母9的移动速度，从而与丝杠螺母9固定的机床运动部件与第二辅助支撑13的距离越来越近，而与第一辅助支撑5的距离越来越远；

当机床运动部件移动至行程右极限位置时，第二辅助支撑13刚好移动至机床坐标轴滚珠丝杠6的右极限位置处，同时与机床运动部件保持相对较小的距离，不发生碰撞；此时，第一辅助支撑5也移动至短行程滚珠丝杠一4的右极限位置，并位于或接近此坐标轴行程中间位置，一同对机床坐标轴滚珠丝杠6形成中间支撑；整个支撑结构由此方式左右反复运行，保证了对机床坐标轴滚珠丝杠6的平稳、均衡的支撑；

在第一辅助支撑5到达左极限位置时，连接注油器25与接油头29相配合，连接注油器25端部的注油头26进入到接油头29内挤压抵接滑块30使其与限位环相抵接，密封套在连接销31的挤压推动下在接油头29上滑动，球阀35在接油头29的侧壁挤压下进入到安装孔内，从而解除球阀35对接油孔291的封闭状态，同时注油头26外侧的注油孔与接油头29上接油头291一一对应连通配合；

在第一辅助支撑5达到左极限位置时，对连接注油器25形成挤压，连接注油器25向储油腔21内滑动，由于储油腔21内处于恒压状态，在润滑油受到连接注油器25的挤压后产生反作用力，作用在调压滑块28侧面，将调压滑块28挤压进入到调压腔253内直至与限位环相抵接，调压滑块28的滑动解除对注油槽251的封堵，从而注油槽251与储油腔21连通，储油腔21内的润滑油在压力作用下经注油槽251进入到注油腔252中，并由注油头26上的注油孔和接油孔291进入到润滑腔22内；当第一辅助支撑5向右移动，解除连接注油器25与第一辅助支撑5的接触状态，润滑腔22内的润滑油从其底部的润滑出油槽进入到机床坐标轴滚珠丝杠6表面，从而对机床坐标轴滚珠丝杠6进行冷却润滑；当第二辅助支撑13到达右极限位置处，丝杠支撑润滑结构的工作流程也完全相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，包括转动设置在机床上的机床坐标轴滚珠丝杠（6），机床坐标轴滚珠丝杠（6）上螺纹传动有丝杠螺母（9），其特征在于，所述机床坐标轴滚珠丝杠（6）的一侧设置有两组丝杠传动机构，且两组丝杆传动机构之间设置连接轴（10）进行传动；所述机床坐标轴滚珠丝杠（6）与串联设置的两组丝杠传动机构之间设置有动力传导装置（1），所述动力传导装置（1）设置为定传动比传动或可调的变速传动；

在机床坐标轴滚珠丝杠（6）与两组丝杠传动机构所在直线之间平行安装有直线导轨（14），直线导轨（14）上滑动安装有两个辅助支撑，且两个辅助支撑的上端分别与两个丝杠传动机构螺纹传动，下端滑动套设在机床坐标轴滚珠丝杠（6）外侧，所述丝杠螺母（9）设置在两个辅助支撑之间，且丝杠螺母（9）的左右移动速度大于两个辅助支撑的对应移动速度；

当与丝杠螺母（9）固定的机床运动部件移动至左行程极限位置时，位于左侧的辅助支撑刚好移动至机床坐标轴滚珠丝杠（6）的左极限位置处，当机床运动部件移动至右行程极限位置时，位于右侧的辅助支撑刚好移动至机床坐标轴滚珠丝杠（6）的右极限位置处；每个辅助支撑到达极限位置时与机床运动部件保持相对较小的距离，不发生碰撞；

两个所述辅助支撑分别与机床坐标轴滚珠丝杠（6）的两端安装座之间均设有丝杠支撑润滑结构，安装座内设有储油腔（21），储油腔（21）的一侧设有单向进油阀（24），储油腔（21）的另一侧滑动设有连接注油器（25），连接注油器（25）靠近储油腔（21）的一侧设有调压结构，连接注油器（25）的另一侧固定有注油头（26）；

所述调压结构包括滑动设置在连接注油器（25）上调压腔（253）的调压滑块（28），调压滑块（28）与调压腔（253）腔底之间设置有调压弹簧（27），调压腔（253）内还固定有对调压滑块（28）进行限位的限位环；

所述辅助支撑上侧设置有与注油头（26）相配合的接油结构，接油结构包括与辅助支撑内开设的与储油腔（21）对应的润滑腔（22），接油头（29）的外侧滑动套设有密封套，接油头（29）侧壁开设有接油孔（291），密封套内浮动设有对接油孔（291）的堵塞结构；

所述堵塞结构包括开设在密封套侧壁的安装孔，安装孔内滑动设有安装块（33），安装块（33）的一侧转动设置有球阀（35），安装块（33）远离球阀（35）的一端设置有压缩弹簧（34），压缩弹簧（34）的两端分别与安装块（33）和密封套固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，其特征在于，所述连接注油器（25）远离储油腔（21）的一端开设有注油腔（252），注油腔（252）与调压腔（253）之间连通设有至少两个注油槽（251），注油头（26）与注油腔（252）连通且注油头（26）侧壁上开设有注油孔。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床滚珠丝杠长行程传动中间支撑结构，其特征在于，所述润滑腔（22）的底部设有润滑出油槽，储油腔（21）内保持恒压状态。