CN217603290U - 一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，包括丝杆、滚珠和丝母，所述丝杆外表面和丝母内表面之间对应形成有螺旋形的螺旋滚道，丝母上设置供滚珠循环的循环滚道，滚珠设于螺旋滚道内，所述滚珠包括硬质滚珠和软质滚珠，所述硬质滚珠和软质滚珠在螺旋滚道内相互间隔地排布。本实用新型的有益效果是：通过在丝杆滚道内相邻的两个陶瓷材质的硬质滚珠之间，设置材质相对较软的滚珠，例如在相邻的两个高硬度氮化硅陶瓷滚珠之间，设置一个或两个硬度较小的滚珠，可起到缓冲吸能的作用，避免氮化硅陶瓷滚珠之间直接碰撞发生表面损伤。升温时，陶瓷滚珠膨胀后不会与丝杆的滚道相互卡紧卡固，避免陶瓷材质滚珠的损坏，延长丝杆的工作寿命。

Description

一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆

技术领域

本实用新型涉及机床技术领域，具体为一种含有缓冲功能的带陶瓷滚珠能够延长使用的寿命的丝杆。

背景技术

机床设备在工作中需要使用丝杆来进行传动，因为滚珠丝杆传动是利用滚珠滚动，摩擦阻力的大小几乎与运动的速度无关,而且具有传动精度高，运动平稳,无爬行现象等优点，因此在机床设备中得到广泛应用,特别是机床的X轴滑座，Y轴滑座以及Z轴的主轴箱等运动件，均是采用了滚珠丝杆作为驱动装置。在丝杆上设置螺旋形的丝杆半滚道，丝母内壁上设有与丝杆半滚道配合的丝母半滚道，丝母套设在丝杆上，丝杆半滚道和在丝母内设置的丝母半滚道对应，滚珠设置在丝杆滚道与丝母滚道对应的滚道内，在丝杆和丝母相对运动时，滚珠在丝杆和丝母相对应的半滚道之间，提供滚珠和丝杆相对的滚动支撑力，丝母和丝杆通过滚珠实现相对滚动配合，在丝母的本体上设有相互连通的滚珠循环槽，滚珠通过滚珠循环槽，在丝母的丝母半滚道的前、后之间循环，保证丝杆和丝母可以长距离相互配合传动，目前的丝母丝杆结构中。目前，通常使用的滚珠丝杆大多采用钢珠作为滚动的单元，目前大部分使用钢滚珠结构的丝母丝杆中，丝母和丝杆的半滚道的硬度为58-62HRC，滚珠的硬度为62-66HRC，但是存在有两个问题：一个是磨损，钢珠的表面只要是轻微磨损了一点之后，钢珠的球体就不圆了，这样就会扩大它的磨损，导致磨损更加剧，丝杆会因磨损而报废。特别是长时间工作会发热，钢珠因为热膨胀系数大，直径变大后会卡在丝母和丝杆形成的滚道内不能顺畅滚动，就会出现异响现象，不仅会增大滚动的摩擦力，而且会导致丝杆定位精度的下降。

为消除上述的问题，目前有市场上出现了陶瓷球作为滚珠的丝杆螺母，因陶瓷球的硬度比较大，膨胀系数远小于钢球，在使用中不容易出现磨损的现象，但是因为滚道内的陶瓷球相互之间直接接触，如果碰撞或冲击容易在表面产生瑕疵，导致整个丝杆寿命减少甚至报废，降低了陶瓷滚珠丝杆的市场上的吸引力，影响了陶瓷球丝杆的推广和应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种使用硬陶瓷滚珠和软质滚珠间隔设置延长使用寿命的改进结构的丝杆。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种包含陶瓷滚珠的丝杆，包括丝杆、滚珠和丝母，所述丝杆外表面和丝母内表面之间对应形成有螺旋形的螺旋滚道，丝母上设置供滚珠循环的循环滚道，滚珠设于螺旋滚道内，所述滚珠包括硬质滚珠和软质滚珠，所述硬质滚珠和软质滚珠在螺旋滚道内相互间隔地排布。

在其中一个实施例中，所述硬质滚珠为硬陶瓷滚珠。

在其中一个实施例中，所述硬质滚珠为氮化硅陶瓷滚珠。

在其中一个实施例中，所述软质滚珠为金属滚珠或软陶瓷滚珠。

在其中一个实施例中，所述螺旋滚道的滚道直径与硬质滚珠的直径相同。

在其中一个实施例中，所述陶瓷滚珠的硬度为HRC75-HRC80之间，所述丝杆外表面和丝母内表面之间的螺旋滚道面的硬度为HRC58-HRC62，所述金属滚珠硬度为HRC58-HRC66。

在其中一个实施例中，所述金属滚珠的直径为陶瓷滚珠直径的985‰-990‰。

在其中一个实施例中，所述软陶瓷滚珠的直径与硬陶瓷滚珠的直径相同。

在其中一个实施例中，所述每两个相邻的硬质滚珠之间设置有一个金属滚珠。

在其中一个实施例中，所述软陶瓷滚珠的材质为氧化铝陶瓷，所述氧化铝陶瓷滚珠的硬度为HRC58-HRC60。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种包含陶瓷滚珠的丝杆，通过在丝杆滚道内相邻的两个陶瓷材质的硬质滚珠之间，设置材质相对较软的滚珠，例如在相邻的两个高硬度氮化硅陶瓷滚珠之间，设置一个或两个硬度较小的滚珠，例如设置一个硬度较小的氧化铝陶瓷滚珠，丝杆工作在常温时，氮化硅陶瓷滚珠则主要起到的支撑作用，氮化硅陶瓷滚珠之间不会相互直接碰撞，氧化铝陶瓷滚珠比氮化硅陶瓷滚珠硬度小，可起到缓冲吸能的作用，避免氮化硅陶瓷滚珠之间直接碰撞发生表面损伤。受热升温时，因为陶瓷材质的滚珠的膨胀系数小于丝杆和丝母的膨胀系数，因此陶瓷滚珠膨胀后不会与丝杆的滚道相互卡紧，不会发生相互卡固的现象，避免陶瓷材质滚珠的损坏，延长丝杆的工作寿命。

同样，本方案如果使用金属滚珠，例如使用钢珠，来对相邻的两个氮化硅陶瓷滚珠进行间隔，因为刚滚珠的直径略小于陶瓷滚珠，杆工作在常温时，氮化硅陶瓷滚珠则起到主要的支撑作用。钢滚珠比氮化硅陶瓷滚珠硬度小，在氮化硅陶瓷滚珠之间起到缓冲吸能的作用，氮化硅陶瓷滚珠不会相互直接碰撞，避免氮化硅陶瓷滚珠表面损伤。受热升温时，因为陶瓷材质的滚珠的膨胀系数小于丝杆和丝母的膨胀系数，因此膨胀后陶瓷滚珠不会与丝杆的滚道相互卡紧，起缓冲作用的金属滚珠，例如钢滚珠，因为本身的直径比陶瓷滚珠的直径略小，也不会与丝杆的滚道相互卡紧，可以避免陶瓷材质滚珠的损坏，延长丝杆的工作寿命。

附图说明

图1为本实用新型丝杆与丝母配合的立体图；

图2为本实用新型的丝杆与丝母配合的结构剖视图；

图3为本实用新型的滚珠排列的示意图。

附图标记说明：

丝杆1、丝杆半滚道12、丝母2、滚珠3、硬质滚珠31、软质滚珠32

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2和图3所示，本实用新型的一种包含陶瓷滚珠的丝杆，包括丝杆1、滚珠3和丝母2，丝杆1外表面形成有丝杆半滚道12，丝母内表面形成有丝母半滚道，丝母2套设在丝杆1上，丝杆1外表面和丝母2内表面之间对应形成有螺旋形的螺旋滚道，丝母2上设置供滚珠循环的循环滚道，用于把螺旋滚道的头尾相连，滚珠3设于螺旋滚道内，滚珠包括硬质滚珠31和软质滚珠32，硬质滚珠31和软质滚珠32在螺旋滚道内相互间隔地排布。

在其中一个实施例中，通常在实施中，硬质滚珠为硬陶瓷滚珠，采用陶瓷材料的滚珠具有硬度高，膨胀系数小的有点，可以减少丝杆因为发热带来的丝杆和丝母夹紧滚珠阻力增大的现象。

在其中一个实施例中，硬质滚珠为氮化硅陶瓷滚珠。陶瓷滚珠的材料采用带有自润滑功能的氮化硅陶瓷材料，增加润滑的效果，更有利于延长丝杆的寿命。

在其中一个实施例中，软质滚珠为金属滚珠或软陶瓷滚珠。金属滚珠也具有较好的韧性，可以吸收较多的冲击或振动的能量，避免给丝杆的滚珠带来损害，延长丝杆和丝母的使用寿命。

在其中一个实施例中，螺旋滚道的滚道直径与硬质滚珠的直径相同，因为硬质滚珠起到实际支撑的作用，因此硬质滚珠的直径与滚道的直径相同，或硬质滚珠与滚到相互间隙配合，可以实现相应的螺旋传动的功能。

在其中一个实施例中，陶瓷滚珠的硬度为HRC75-HRC80之间，丝杆外表面和丝母内表面之间的螺旋滚道面的硬度为HRC58-HRC62，金属滚珠硬度为HRC58-HRC66，因为金属滚珠作为间隔陶瓷滚珠的间隔体，需要吸收冲击的能量，因此金属滚珠的硬度可以适当的降低，也可以与丝杆半滚道和丝母半滚道所形成的螺旋滚道面的表面硬度相同，即HRC58-HRC62，能够更好地吸收冲击能量。

在其中一个实施例中，金属滚珠的直径为陶瓷滚珠直径的985‰-990‰，这样当丝杆升温的时候，金属滚珠经过膨胀后，其直径仍然会小于陶瓷滚珠的直径，不会出现与螺旋滚道面干涉的状况，工作时由陶瓷滚珠轴承承担支撑力。

在其中一个实施例中，软陶瓷滚珠的直径与硬陶瓷滚珠的直径相同，因为软陶瓷滚珠和硬陶瓷滚珠的膨胀系数相似，因此不会再温度升高的时候出现与螺旋滚道面干涉的状况。

在其中一个实施例中，每两个相邻的硬质滚珠之间设置有一个金属滚珠，因为金属滚珠例如钢珠具有较好的弹性，能够有效地吸收丝杆上的振动。

在其中一个实施例中，软陶瓷滚珠的材质为氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷滚珠的硬度为HRC58-HRC60，即可以吸收能量，又不易对接触的硬陶瓷滚珠表面造成冲击导致硬陶瓷滚珠表面损伤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种包含陶瓷滚珠的丝杆，通过在丝杆滚道内相邻的两个陶瓷材质的硬质滚珠之间，设置材质相对较软的滚珠，例如在相邻的两个高硬度氮化硅陶瓷滚珠之间，设置一个或两个硬度较小的滚珠，例如设置一个硬度较小的氧化铝陶瓷滚珠，丝杆工作在常温时，氮化硅陶瓷滚珠则主要起到的支撑作用，氮化硅陶瓷滚珠之间不会相互直接碰撞，氧化铝陶瓷滚珠比氮化硅陶瓷滚珠硬度小，可起到缓冲吸能的作用，避免氮化硅陶瓷滚珠之间直接碰撞发生表面损伤。受热升温时，因为陶瓷材质的滚珠的膨胀系数小于丝杆和丝母的膨胀系数，因此陶瓷滚珠膨胀后不会与丝杆的滚道相互卡紧，不会发生相互卡固的现象，避免陶瓷材质滚珠的损坏，延长丝杆的工作寿命。

同样，本方案如果使用金属滚珠，例如使用钢珠，来对相邻的两个氮化硅陶瓷滚珠进行间隔，因为刚滚珠的直径略小于陶瓷滚珠，杆工作在常温时，氮化硅陶瓷滚珠则起到主要的支撑作用。钢滚珠比氮化硅陶瓷滚珠硬度小，在氮化硅陶瓷滚珠之间起到缓冲吸能的作用，氮化硅陶瓷滚珠不会相互直接碰撞，避免氮化硅陶瓷滚珠表面损伤。受热升温时，因为陶瓷材质的滚珠的膨胀系数小于丝杆和丝母的膨胀系数，因此膨胀后陶瓷滚珠不会与丝杆的滚道相互卡紧，起缓冲作用的金属滚珠，例如钢滚珠，因为本身的直径比陶瓷滚珠的直径略小，也不会与丝杆的滚道相互卡紧，可以避免陶瓷材质滚珠的损坏，延长丝杆的工作寿命。

与现有技术相比，本实用新型的三轴运动部件限位支架上部用于与主轴箱固定，下部用于和工作台固定，可以同时对机床的Z轴主轴箱、X轴工作台和Y轴滑台限位。

三轴运动部件限位支架采用一体结构，同时与Z轴主轴箱和X轴工作台固定连接后，能够限定Z轴主轴箱沿Z轴运动，同时限定Y轴滑台和X轴工作台相对于各自的轴线运动，实现对Z轴主轴箱、Y轴滑台和X轴工作台的位置限位，较现有3个单独构件的限位结构来说，安装和拆卸都更加方便和快捷，更节省人力成本。

另外，本方案使用T形块和螺栓用于与工作台的T形槽固定，在T形块上，沿所述T形块的几何轴线设有螺纹孔，T形块沿螺纹孔的轴线方向依次设有卡头部和延伸部，卡头部用于与工作台的T形槽配合，延伸部用于从T形槽内向上穿过T形槽的槽孔，延伸部上端的外端面凸出于工作台的精度面，螺栓与T形块的内螺纹配合旋紧，螺栓底端的下栓头用于压紧所述T形槽的槽底面，T形块的凸肩用于压紧T形槽上方的内缘，下固定部通过螺母和螺栓固定于T形块的外端面上。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，包括丝杆、滚珠和丝母，所述丝杆外表面和丝母内表面之间对应形成有螺旋形的螺旋滚道，丝母上设置供滚珠循环的循环滚道，滚珠设于螺旋滚道内，其特征在于，所述滚珠包括硬质滚珠和软质滚珠，所述硬质滚珠和软质滚珠在螺旋滚道内相互间隔地排布。

2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述硬质滚珠为硬陶瓷滚珠。

3.根据权利要求1所述的具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述硬质滚珠为氮化硅陶瓷滚珠。

4.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述软质滚珠为金属滚珠或软陶瓷滚珠。

5.根据权利要求3或4所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述螺旋滚道的滚道直径与硬质滚珠的直径相同。

6.根据权利要求4中所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述陶瓷滚珠的硬度为HRC75-HRC80之间，所述丝杆外表面和丝母内表面之间的螺旋滚道面的硬度为HRC58-HRC62，所述金属滚珠硬度为HRC58-HRC66。

7.根据权利要求6所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述金属滚珠的直径为陶瓷滚珠直径的985‰-990‰。

8.根据权利要求7所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述软陶瓷滚珠的直径与硬陶瓷滚珠的直径相同。

9.根据权利要求1所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：每两个相邻的所述硬质滚珠之间设置有一个金属滚珠。

10.根据权利要求4所述的一种具有缓冲功能的陶瓷滚珠丝杆，其特征在于：所述软陶瓷滚珠的材质为氧化铝陶瓷，所述氧化铝陶瓷滚珠的硬度为HRC58-HRC60。

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