SU1606783A1

SU1606783A1 - Play-free ball-screw gearing

Info

Publication number: SU1606783A1
Application number: SU894648634A
Authority: SU
Inventors: Павел Иванович Богатырев; Владимир Григорьевич Смольников
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4086
Priority date: 1989-01-05
Filing date: 1989-01-05
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и приборостроению и может быть использовано в приводах подач станков с ЧПУ и других машинах. Целью изобретени вл етс повышение надежности и долговечности. Это обеспечиваетс за счет выполнени втулок 8 и 9 упругими и коническими. Втулки 8 и 9 установлены в корпусе 2 передачи между обращенными один к другому торцами полугаек 3 и 5 с осевым зазором 0,01-0,03 мм и обращены большими торцами одна к другой. Смещению в осевом направлении и сближению полугаек 3 и 5 под воздействием удара и инерционных нагрузок подвижного узла преп тствуют шарики 7, размещенные в дорожках качени рабочих витков двух полугаек 3 и 5 и винта 1, с одной стороны, и упругие конические втулки 8 и 9 с другой стороны. 1 ил.The invention relates to mechanical engineering and instrument making and can be used in feed drives of CNC machines and other machines. The aim of the invention is to increase reliability and durability. This is achieved by making the sleeves 8 and 9 elastic and conical. The sleeves 8 and 9 are installed in the transmission housing 2 between the end faces of half-nuts 3 and 5 facing one another with an axial clearance of 0.01-0.03 mm and facing large ends with large ends. Balls 7 placed in the raceways of the working turns of two half nuts 3 and 5 and screw 1, on the one hand, and elastic conical sleeves 8 and 9, prevent axial displacement and approaching of half-hubs 3 and 5 under the impact of impact and inertial loads of the mobile unit. the other side. 1 il.

Description

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано в приводах подач станков с ЧПУ и других машинах.The invention relates to mechanical engineering and instrumentation and can be used in feed drives of CNC machines and other machines.

Цель изобретения -- повышение надежности и долговечности.The purpose of the invention is to increase reliability and durability.

На чертеже изображена шариковая винтовая передача, общий вид.The drawing shows a ball screw drive, General view.

Шариковая винтовая передача содержит винт 1, установленный на винте 1 корпус 2, в цилиндрическом отверстии которого установлены две полугайки, одна из полугаек (3) жестко связана с корпусом 2 с помощью шпонки 4, а полугайка 5 установлена с возможностью поворота вокруг винта 1 и осевого перемещения. Передача также содержит цилиндрическую пружину 6 кручения, размещенную между обращенными один к другому торцами полугаек и предназначенную для поворота поворотной полугайки 5, шарики 7, установленные в винтовых канавках винта и полугаек, два кольца, выполненные в виде упругих конических втулок 8 и 9, установленных в корпусе между обращенными один к другому торцами полугаек с осевым зазором 0,010,03 мм и обращенных своими большими торцами одна к другой. Крышка 10 закрепленд на корпусе с помощью винтов (не показаны). В крышке 10 имеется отверстие А для установки специального ключа (не показан) с целью завода пружины 6.The ball screw transmission comprises a screw 1 mounted on a screw 1 of a housing 2, in which two half-nuts are installed in a cylindrical hole, one of the half-nuts (3) is rigidly connected to the housing 2 by means of a key 4, and the half-nut 5 is mounted for rotation around the screw 1 and the axial displacement. The transmission also contains a torsion spring 6 located between the ends of the half nuts facing one another and designed to rotate the rotary half nut 5, balls 7 installed in the screw grooves of the screw and half nuts, two rings made in the form of elastic conical bushings 8 and 9 installed in the case between the ends of the half nuts facing one another with an axial clearance of 0.010.03 mm and facing one another with their large ends. The lid 10 is secured to the housing with screws (not shown). In the cover 10 there is a hole A for installing a special key (not shown) for the purpose of winding the spring 6.

Сборку передачи осуществляют следующим образом.The assembly of the transmission is as follows.

В цилиндрическое гнездо корпуса последовательно устанавливают неподвижную гайку 3, упругие конические втулки 8 и 9 и подвижную гайку 5. Собранную таким образом гайку устанавливают правым (по чертежу) торцом корпуса 2 на разметочную плиту и с помощью индикатора замеряют разницу в высоте корпуса 2 и левого (по чертежу) торца полугайки 5. При этом левый (по чертежу) торец корпуса 2 должен быть выше левого торца полугайки 5 на 0,01-0,03 мм.A fixed nut 3, elastic conical bushings 8 and 9 and a movable nut 5 are sequentially installed in the cylindrical socket of the housing, and the nut assembled in this way is installed with the right (according to the drawing) end of the housing 2 on the marking plate and the difference in the height of the housing 2 and the left one is measured using an indicator according to the drawing) the end face of the nut 5. In this case, the left (according to the drawing) end of the housing 2 should be higher than the left end of the nut 5 by 0.01-0.03 mm.

При необходимости один из торцов полугайки 5 или конической втулки 9 шлифуют на плоскошлифовальном станке до необходимого размера.If necessary, one of the ends of the half nut 5 or conical sleeve 9 is ground on a surface grinding machine to the required size.

После очередного замера высоты корпуса 2 и установленных в нем деталей осуществляют окончательную сборку передачи.After the next measurement of the height of the housing 2 and the parts installed in it, the final assembly of the transmission is carried out.

На шариковый винт 1 последовательно насаживают справа на левую сторону полугайку 5, коническую втулку 9, цилиндрическую пружину 6, коническую втулку 8, полугайку 3 и корпус 2 со шпонкой 4.On a ball screw 1, a nut 5, a tapered sleeve 9, a cylindrical spring 6, a tapered sleeve 8, a nut 3 and a housing 2 with a key 4 are sequentially inserted from the right to the left side.

После этого перемещают и устанавливают пс.тугайк.у 3 в корпусе 2 таким образом, чтобы ее левая (по чертежу) часть с одним из отверстий канала возврата выступала из корпуса 2 для заполнения шариками 7 всех рабочих витков и канала возврата. После заполнения шариками 7 полугайку 3 устанавливают на место, перемещая корпус 2 в левую(по чертежу) сторону и совмещая шпоночный паз на полугайке 3 со шпонкой 4, установленной на корпусе 2. Затем устанавливают на место, как показано на чертеже, упругие конические втулки 8 и 9 и пружину 6, обеспечивая при этом вход правого отогнутого конца пружины 6 в шпоночный паз полугайки 3 и в углубление фаски конической втулки 8. Аналогичным образом осуществляют установку в корпусе 2 и заполнение шариками 6 полугайки 5.After that, the ps.tugayku 3 is moved and installed in the case 2 so that its left (according to the drawing) part with one of the openings of the return channel protrudes from the case 2 to fill with balls 7 all working turns and the return channel. After filling with balls 7, the nut 3 is put in place by moving the housing 2 to the left (according to the drawing) side and aligning the keyway on the nut 3 with the key 4 mounted on the housing 2. Then, the elastic conical bushings 8 are put in place, as shown in the drawing, and 9 and the spring 6, while ensuring the entry of the right bent end of the spring 6 into the keyway of the nut 3 and into the recess of the bevel of the conical sleeve 8. Similarly, they are installed in the housing 2 and filled with balls 6 of the nut 5.

После этого на шариковый винт 1 с его левой стороны насаживают крышку 10. Отверстие А в крышке 10 совмещают со шпоночным пазом в полугайке 5. Через отверстие А вводят в шпоночный паз полугайки 5 штырь специального ключа (не показан) и с его помощью поворачивают по часовой стрелке подвижную полугайку 5 и левый конец пружины 6 на 60-90° до совпадения крепежных отверстий в крышке 10 и корпусе 2, обеспечивая при этом зарядку пружины и необходимый предварительный натяг в передаче вйнт - гайка качения. Закрепив крышку 10 на корпусе 2 одним крепежным винтом, необходимо убрать специальный ключ и закрепить крышку 10 на все шесть крепежных винтов (не показаны), .After that, a cover 10 is put on the ball screw 1 on its left side. Hole A in the cover 10 is aligned with the key groove in the nut 5. Through the hole A, a special key pin (not shown) is inserted into the key groove of the nut 5 (not shown) and rotated clockwise arrow the movable nut 5 and the left end of the spring 6 to 60-90 ° until the mounting holes in the cover 10 and the housing 2 coincide, while ensuring spring charging and the necessary preload in the drive screw. Having fixed the cover 10 on the housing 2 with one fixing screw, it is necessary to remove the special key and fasten the cover 10 to all six fixing screws (not shown),.

Таким образом передача собрана и подготовлена к установке ее на станке. При установке передачи на станок необходимо строго следить за тем, чтобы обеспечить соосность винта и гайки. С этой целью опоры одного из элементов передачи - винта или гайки, должны обладать возможностью самоустановки. Передача должна быть смазана соответствующим маслом и защищена от попадания на дорожки качения винта и гайки стружки,, пыли. .Thus, the transmission is assembled and prepared for installation on the machine. When installing the gear on the machine, care must be taken to ensure that the screw and nut are aligned. For this purpose, the supports of one of the transmission elements - a screw or a nut, must have the ability to self-install. The gear unit must be lubricated with suitable oil and protected against dust and screw penetrating the raceways. .

Шариковая винтовая передача работает следующим образом.Ball screw transmission operates as follows.

При чистовой обработке и при сравнительно небольших условиях подачи предварительный натяг в передаче обеспечивается за счет усилия пружины 6, благодаря которой полугайки 5 и 3 стремятся повернуться относительно друг друга в противоположные стороны и плотно прижаться своими наружными торцами к корпусу 2 и крышке 10.When finishing and with relatively small feed conditions, the preload in the gear is ensured by the force of the spring 6, due to which the nuts 5 and 3 tend to rotate in opposite directions relative to each other and press their outer ends against the body 2 and the cover 10.

В случае образования зазоров в передаче вследствие износа рабочих поверхностей -винта, гайки и шариков они автоматически выбираются. Это происходит путем поворота подвижной полугайки 5 по часовой стрелке на определенный угол и перемещения в левую (по чертежу) сторону на величину зазора под воздействием пружины 6.In the case of gaps in the transmission due to wear of the working surfaces of the screw, nut and balls, they are automatically selected. This happens by turning the movable half-nut 5 clockwise by a certain angle and moving it to the left (according to the drawing) side by the amount of the gap under the influence of the spring 6.

При черновой обработке и неравномерном припуске на обработку возможны значительные динамические нагрузки на 5 резьбовые элементы передачи, превышающие допустимые.When roughing and uneven machining allowance, significant dynamic loads on 5 threaded transmission elements exceeding permissible are possible.

В этом случае под воздействием усилия подачи, превышающего усилие пружины 6, одна из полугаек 3 или 5 (в зависимости от 10 направления усилия подачи) перемещается в осевом направлении в сторону другой гайки, сдвигая при этом конические втулки 8 и 9. При этом усилие подачи распределяется не на одну, а на две гайки, т.е. на все рабо- 15 чие витки двух гаек, что уменьшает удельные контактные напряжения в два раза и предохраняет дорожки качения винта и гайки от разрушения и преждевременного износа. 20In this case, under the influence of a feed force exceeding the force of the spring 6, one of the half nuts 3 or 5 (depending on the 10 direction of the feed force) moves axially towards the other nut, shifting the tapered sleeves 8 and 9. In this case, the feed force distributed not on one but on two nuts, i.e. for all working turns of two nuts, which reduces the specific contact stress by half and protects the raceways of the screw and nut from destruction and premature wear. 20

Экстремальные нагрузки на передачу в процессе ее эксплуатации возникают при наезде подвижного узла на жесткий упор при несрабатывании конечных выключателей, сбоях и отказах в устройствах ЧПУ, при 25 ошибках наладчика.Extreme loads on the transmission during its operation occur when the movable unit hits the hard stop when the limit switches fail, failures and failures in the CNC devices occur, with 25 adjuster errors.

При наезде подвижного узла на жесткий упор возникает удар и резкое возрастание нагрузки на корпус 2, а от него нагрузка передается на полугайку 3 и коническую 30 втулку 8, при этом перемещая их в левую (по чертежу) сторону, выбирая зазор между коническими втулками 8 и 9 величиной 0,01 — 0,03 мм и создавая жесткие контакты между сопрягаемыми поверхностями правого тор- 35 ца отверстия корпуса 2 и полугайки 3, левого торца полугайки 3 и конической втулки 8, конической втулки 8 и конической втулки 9, конической втулки 9 и правого торца полугайки 5. При этом полугайка 5 перемеща- 40 ется в осевом направлении относительно крышки 10 на величину зазора 0,01-0,03 мм и под воздействием пружины 6 поворачивается на некоторый угол относительно оси винта 1. 45When the movable unit is hit by a hard stop, a shock and a sharp increase in the load on the housing 2 occur, and from it the load is transferred to the nut 3 and the tapered sleeve 30 8, while moving them to the left (according to the drawing) side, choosing the gap between the tapered bushings 8 and 9 with a value of 0.01 - 0.03 mm and creating hard contacts between the mating surfaces of the right end face of the hole in the housing 2 and the half nut 3, the left end face of the half nut 3 and conical sleeve 8, conical sleeve 8 and conical sleeve 9, conical sleeve 9 and the right end of the nut 5. In this case, the floor 5 the nut 40 is moved etsya axially relative to the cap 10 by an amount of 0.01-0.03 mm, and the gap under the influence of a spring 6 is rotated by some angle relative to the screw axis 1. 45

Дальнейшему смещению в осевом направлении и сближению между собой полугаек 3 и 5 под воздействием удара и инерционных нагрузок подвижного узла препят50 ствуют шарики 7, размещенные в дорожках качения рабочих витков двух полугаек 3 и 5 и винта 1. с одной стороны и упругие конические втулки 8 и 9 с другой стороны.Balls 7 located in the raceways of the working turns of two half-nuts 3 and 5 and screw 1. on the one hand and elastic conical bushings 8 and 8 prevent axial displacement and closer approach of the half-nuts 3 and 5 to each other under the influence of impact and inertial loads of the movable unit 50 9 on the other hand.

Прочность упругих конических втулок 8 и 9 на сжатие рассчитана так, что их деформация начинается при наличии усилия, превышающего максимально допустимую нагрузку на передачу.The compressive strength of the elastic conical bushings 8 and 9 is designed so that their deformation begins when there is a force exceeding the maximum allowable load on the transmission.

Под зоздействием больших усилий в экстремальных условиях эксплуатации станка втулки 8 и 9 деформируются, сжимаются в осевом направлении, а вслед за ними подвижная полугайка 5, также под воздействием осевой нагрузки поворачивается еще на некоторый угол и смещается в осевом направлении в сторону неподвижной полугайки 3. При этом скорость перемещения подвижного узла, а следовательно, и скорость перемещения винта 1 относительно корпуса 2 резко падает, значительно снижаются инерционные нагрузки благодаря тому, что часть инерционной нагрузки затрачивается на деформацию упругих конических втулок.Under the influence of great efforts in extreme operating conditions of the machine, the bushings 8 and 9 are deformed, compressed in the axial direction, and after them the movable nut 5, also under the influence of the axial load, rotates an additional angle and moves axially towards the stationary nut 3. When this movement speed of the movable node, and therefore the speed of movement of the screw 1 relative to the housing 2 drops sharply, inertial loads are significantly reduced due to the fact that part of the inertial load trachivaetsya on the elastic deformation of the tapered sleeves.

Claims

Claim

An unobtrusive ball screw drive, comprising a screw, a screw-mounted housing with a cylindrical hole coaxial with the screw, two half-nuts located in the hole of the housing, one of which is rigidly connected to the housing, and the other is mounted for rotation around the axis of the screw and axial movement between one to the other with the ends of the half nuts and a cylindrical torsion spring designed to rotate the rotary half nut, balls placed in the screw grooves of the screw and half nuts, and two rings installed e in the housing between the facing ends of one another polugaek axial gap and axially movable, characterized in that, to improve the reliability and durability of the ring are designed as conical sleeves elastic facing their big ends to each other.

Compiled by R. Ozhin Editor A. Ogar Tehred M. Morgenthal Corrector O. Kravtsova

Order 3541 Circulation 488 Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee for Science and Technology

113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.