CN1322255C - 轴向返向式滚珠丝杠副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺母径向和轴向尺寸均比较紧凑、结构简单，滚珠通过轴向通孔进行返向，且适合于高速重载传动方式下使用的滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，滚珠通过螺母上的轴向通孔和柱状插入式返向器包络在滚珠丝杠副中，螺母套装在丝杠上，滚珠活动安装在丝杠和螺母之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺纹传动，其特征是在螺母上加工有轴向通孔，在螺母二端外圆上各加工一个与螺纹中径相切的半通孔，并且与轴向通孔(或凹槽)贯通，该半通孔中装有“柱状插入式”返向器，滚珠通过返向器和轴向通孔包络在滚珠丝杠副中运行和循环。

Description

轴向返向式滚珠丝杠副

技术领域

本发明涉及一种机械传动部件，具体地说是一种滚珠沿螺母轴向返向的轴向返向式滚珠丝杠副。

背景技术

滚珠丝杠副是机械工业十分重要的基础部件，由于滚珠丝杠副具有摩擦阻力小，传动灵活，传动精度和效率高，使用寿命长，可实现高速、高刚度和高精度传动等特点，被广泛运用于机床行业和各种机械行业中，特别是数控机床、设备和自动化生产线中。

滚珠丝杠副主要由滚珠丝杠(以下简称丝杠)、滚珠螺母(以下简称螺母)、返向器、滚珠等零件组成，螺母装在丝杠上，但螺母和丝杠并不直接接触，它是通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠来实现螺纹传动的，丝杠螺旋槽和螺母螺旋槽组成了滚珠运动的滚道。滚珠在螺母中沿着滚道依次排列，形成一个滚珠链，在传动过程中，每个滚珠不仅自身转动，而且在丝杠(或螺母)的带动下在滚道中产生一个与螺母运动方向相反的运动，如果不对滚珠的运动进行限制，每粒滚珠都将溢出螺母之外，因此，必须使每粒滚珠运动到螺母的一定位置处实现返向，通过返向循环通道返回到运动的起点，从而使滚珠在螺母中形成一个封闭的滚珠链，以实现连续的传动，在螺母上通过返向器来设立返向循环通道是使滚珠实现返向的必要措施，因此，返向循环通道的形式和返向器的结构以及质量直接影响到传动的灵活性、流畅性和传动的效率。是影响滚珠丝杠副内在性能和质量的一个非常重要的因素。

目前在滚珠丝杠副中，常用的返向循环通道和返向器，按滚珠是在螺母外实现返向还是在螺母体内实现返向共有外循环和内循环两种型式：

一、外循环方式又可分为二种型式，一种将空心钢管弯曲后将其两端插入螺母外圆的的两孔中，将螺母有效圈内的滚珠链连接起来，形成闭合的滚珠链，传动时，滚珠在挡珠器的作用下从弯管的一端进入弯管中，如图1所示。另一种型式是在螺母的外圆上加工一个螺旋槽，通过挡珠零件(相当于返向器)将滚珠导入螺旋槽中，从而将滚珠链闭合连接起来。这两种返向型式最大的优点是结构简单，制造方便，螺母的轴向尺寸较紧凑；缺点是螺母的径向尺寸较大，传动过程中，挡珠部位容易损坏且不易实现高速重载传动。

二、内循环方式也有单个式和整体式二种。单个式是在螺母的外圆上加工数个径向孔，然后将带有返向槽的返向器装入径向孔，使相邻滚道的滚珠串接起来，形成多个闭合的滚珠链，如图2所示。整体式是在螺母外圆上加工一条方形通槽，然后装上与方形通槽同样大小的带有反向通道的返向器，整体式结构实际上相当于单个式结构的叠加。这二种返向型式的最大优点是螺母的径向尺寸紧凑，但其轴向尺寸较大，同时由于返向器上供滚珠进出的通道较多，在传动过程中容易引起打顿，故不利于在需要滚珠丝杠副高速运动的场合使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺母径向和轴向尺寸均比较紧凑，滚珠通过螺母上的轴向通孔进行返向，且适合于较高速度和重载传动方式下使用的、制造与安装方便的轴向返向式滚珠丝杠副。

本发明的技术方案是：

一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，丝杠和螺母的螺纹或为单头，或为双头，螺母套在丝杠上，滚珠装在丝杠和螺母的螺纹滚道之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺旋传动，其特征是在螺母的端面上加工有与螺纹头数相等的轴向通孔，在螺母两端外圆上各加工有与螺纹头数相等的且与螺纹中径相切的半通孔，该半通孔与所述的轴向通孔相贯通，在所述的半通孔中插装有柱状轴向返向器，该柱状轴向返向器由壳体和芯子两部分组成，壳体和芯子通过壳体上的方形孔和芯子上的方形凸台相配合组成一个整体结构，壳体顶部低于螺母的外圆，顶部侧面设有用于圆周方向定位的凸R筋，壳体的底部与螺母的螺纹滚道相接，中部设有放置芯子的凹腔，芯子上有一带弧形的便于滚珠通过和进出的凹槽，在芯子的侧下部设有一微微倾斜的截形为半圆弧的凸筋，该凸筋陷在丝杠的圆弧螺旋槽内，以防止滚珠溢出螺母并引导滚珠进入返向器，从而实现滚珠的返向循环。

本发明还采取了以下技术措施：

与螺母或丝杠上的螺纹头数相等的轴向通孔(或轴向凹槽)可均匀地分布在螺母的圆周上。

在螺母螺纹滚道内包络在丝杠螺纹滚道上依次排列的滚珠形成滚珠链，该滚珠链的两端分别与上述滚珠循环返向通道的两端相通，滚珠循环返向通道内也依次装满了滚珠，它们将包络在丝杠螺纹滚道上的滚珠链相连起来，构成一个封闭的滚珠循环链。

本发明的有益效果：

1、结合了背景技术中内循环式滚珠丝杠副的径向尺寸小和外循环式滚珠丝杠轴向尺寸小的优点，特别适合于对尺寸和综合指标要求高的场合使用。

2、工艺性较好，制造与安装十分方便。提高了螺母加工的工艺性，克服了内循环式装配复杂的缺点，同时改善了滚珠的返向循环，使得螺母内只有一个用于滚珠进出的返向循环通道，因此运行特别平稳。

3、解决了多头螺纹滚珠丝杠副中滚珠的返向问题，且结构简单，尤其适合于高速重载场合使用。

4、克服了外循环式滚珠丝杠副的返向部位易损坏的缺点，克服了内循环式滚珠丝杠副滚珠返向时产生冲击和容易打顿现象，因而具有工作平稳，传动灵活，寿命长的突出优点。

5、尺寸小、承载能力大。在螺母长度相同的条件下，本发明的滚珠丝杠副由于滚道中的承载滚珠数量大大增加，因此承载能力得到了较大的提高。

6、本发明应用于多头螺纹滚珠丝杠副中时，由于其导程加大，故其速度可成倍增加，而同时由于滚道中承载的滚珠的数量比外循环和内循环滚珠丝杠副多，故其承载能力也同步增长，因而本发明可用于高速重载场合。

7、为适应数控机床向高速和重载方向发展，提供了一个较为理想的传动元件，是滚珠丝杠行业中的一次革命性突破。

附图说明

图1是本发明背景技术中外循环式滚珠丝杠副的结构示意图。

图2是本发明背景技术中单个式内循环式滚珠丝杠副的结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4本发明的带有轴向通孔的螺母的立体结构示意图。

图5本发明的柱状轴向返向器的壳体的结构示意之一。

图6是与图5的壳体相配的柱状轴向返向器的芯子的示意图。

图7是图6的A向视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图3所示。

一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠1、螺母3、滚珠2和柱状轴向返向器5，丝杠1和螺母3的螺纹或为单头，或为双头，螺母3套在丝杠1上，滚珠2装在丝杠1和螺母3的螺纹滚道之间，丝杠1和螺母3通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠2实现螺纹传动，在螺母3的端面上加工有与螺纹头数相等的轴向通孔4(该轴向通孔4也可用在螺母的外圆上加工的与螺纹头数相等的轴向凹槽来代替)，在螺母3的两端外圆上各加工有等与螺纹头数相等的且与螺纹中径相切的半通孔6，该半通孔6与所述的轴向通孔4(或轴向凹槽)相贯通，在所述的半通孔6中插装有上述的柱状轴向返向器5。螺母3的结构如图4所示。

滚珠2通过螺母3上的轴向通孔4和柱状轴向返向器5以及由丝杠1和螺母3相对的螺纹之间形成的滚道包络在滚珠丝杠副中，螺母3装在丝杠1上，滚珠2装在丝杠1和螺母3之间，丝杠1和螺母2通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠2实现螺纹传动，在螺母3上，轴向通孔4(也可为螺母外圆上的轴向凹槽)与插装在与轴向通孔4相通的径向半通孔6中的柱状插入式返向器5构成了完整的滚珠返向通道，从而使滚珠2在传动过程中不会溢出滚珠丝杠副的螺母3外。而滚珠2的转动方式(自转和传动)及工作位置与现有技术相同。作为本发明的关键点的轴向通孔4及其柱状插入式返向器5是针对不处于工作状态的滚珠2而言的，而处于工作状态的滚珠2的工作位置与现有技术相同，即只有同时与丝杠和螺母相接触的滚珠2才处于工作状态，而滚珠2与丝杠1及螺母3相接触的部位也与背景技术相同。本实施例的螺母的结构如图4所示。

柱状轴向返向器是滚珠丝杠行业较为重要的零件，一般机械工程技术人员均可通过各自的方法进行设计。

本实施例的柱状轴向返向器5(参见图5、6、7)由壳体7和芯子8两部分组成，壳体7和芯子8通过壳体7上的方形孔9和芯子8上的方形凸台10相配合组成一个整体结构，壳体7顶部低于螺母3的外圆，顶部侧面设有用于圆周方向定位的凸R筋11，壳体7的底部与螺母3的螺纹滚道相接，中部设有放置芯子8的凹腔；芯子8上有一带弧形的便于滚珠通过和进出的凹槽12，在芯子8的侧下部设有一微微倾斜的截形为半圆弧的凸筋13，该凸筋13陷在丝杠的圆弧螺旋槽内，以防止滚珠2溢出螺母3并引导滚珠2进入本返向器中，从而实现滚珠2的返向循环。

本实施例未涉及的滚珠丝杠副的其它部分与现有技术相同。

Claims (2)

1、一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，丝杠和螺母的螺纹或为单头，或为双头，螺母套在丝杠上，滚珠装在丝杠和螺母的螺纹滚道之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺旋传动，其特征是在螺母的端面上加工有与螺纹头数相等的轴向通孔，在螺母两端外圆上各加工有与螺纹头数相等的且与螺纹中径相切的半通孔，该半通孔与所述的轴向通孔相贯通，在所述的半通孔中插装有柱状轴向返向器，该柱状轴向返向器由壳体和芯子两部分组成，壳体和芯子通过壳体上的方形孔和芯子上的方形凸台相配合组成一个整体结构，壳体顶部低于螺母的外圆，顶部侧面设有用于圆周方向定位的凸R筋，壳体的底部与螺母的螺纹滚道相接，中部设有放置芯子的凹腔，芯子上有一带弧形的便于滚珠通过和进出的凹槽，在芯子的侧下部设有一微微倾斜的截形为半圆弧的凸筋，该凸筋陷在丝杠的圆弧螺旋槽内，以防止滚珠溢出螺母并引导滚珠进入返向器，从而实现滚珠的返向循环。

2、根据权利要求1所述的轴向返向式滚珠丝杠副，其特征与螺母或丝杠上的螺纹头数相等的轴向通孔均匀地分布在螺母的圆周上。

Images