專利名稱：超長行程精密傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型超長行程精密傳動裝置屬于機械加工設(shè)備領(lǐng)域，涉及大型數(shù)控機床傳動裝置，具體涉及一種行程在五米以上大型數(shù)控外螺紋磨床的精密傳動裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)控外螺紋磨床磨削運動的傳動機構(gòu)通常由數(shù)字控制運動的工件縱向運動機構(gòu) (Z軸)、工件旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)(C軸)和砂輪橫向進刀運動機構(gòu)(X軸)組成，機床數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工工藝要求的速度、位置等指令，控制X軸做進刀運動，驅(qū)動轉(zhuǎn)動著的砂輪切入螺紋工件設(shè)定的深度；數(shù)控系統(tǒng)控制Z軸驅(qū)動工件做直線運動；控制C軸驅(qū)動工件做旋轉(zhuǎn)運動，Z 軸和C軸按照一定的速比聯(lián)動，從而實現(xiàn)螺紋磨削的插補運動。通常數(shù)控外螺紋磨床的縱向數(shù)控傳動機構(gòu)(Z軸)的結(jié)構(gòu)布局是，T形床身前部 (前床身)的平、V形導軌上安裝工作臺，工作臺左側(cè)水平面上固定安裝頭架，可移動尾架通過T形槽螺母和螺栓夾裝在工作臺的上導軌上，螺紋工件裝夾于頭架和尾架的頂尖上，C軸伺服電機經(jīng)過減速機構(gòu)帶動頭架主軸旋轉(zhuǎn)，主軸通過撥叉帶動工件旋轉(zhuǎn)。在前床身平、V形導軌之間安裝母絲杠，母絲杠采用滾珠絲杠，其滾珠螺母固定在與工作臺固聯(lián)的螺母座內(nèi)孔里，滾珠絲杠兩端裝有成組軸承，成組軸承裝在兩端支座的內(nèi)孔里，兩端的支座固定在前床身上，滾珠絲杠伸出端通過柔性聯(lián)軸器與Z軸伺服電機軸實現(xiàn)同軸連接，數(shù)控系統(tǒng)控制Z 軸伺服電機旋轉(zhuǎn)，通過柔性聯(lián)軸器帶著母絲杠旋轉(zhuǎn)，其滾珠螺母把母絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為直線運動，拖動工作臺和裝在工作臺的頭架、尾架及夾于頭架和尾架的頂尖上的工件一道沿工件軸向運動。此種常用的ζ軸傳動結(jié)構(gòu)布局和轉(zhuǎn)動方式在行程3米以下的中小型機床上是切實可行的。但對Z軸行程在5米以上的大型機床，卻無法滿足傳動的要求，原因是1.前床身長度=2倍行程+保險余量+頭架軸向尺寸+尾架軸向尺寸+兩端冷卻液回流通道，縱向占地面積太大。以十米數(shù)控絲杠磨床為例，采用此種結(jié)構(gòu)布局，前床身長度將> 23米。2.母絲杠長度長則自重撓度大，轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生扭擺和低頻震動，難以滿足Z軸運動定位精度要求，嚴重影響螺紋工件加工精度和表面質(zhì)量。3.母絲杠轉(zhuǎn)動慣量大，數(shù)控系統(tǒng)響應(yīng)速度差，能耗大。4.由于母絲杠在工作臺下，安裝調(diào)整困難。另外，數(shù)控外螺紋磨床的縱向數(shù)控傳動機構(gòu)也采用直線電機直接驅(qū)動，其定位精度較好，但由于沒有螺紋增力機構(gòu)，直線電機功率將是母絲杠傳動結(jié)構(gòu)所用功率的三倍多， 發(fā)熱嚴重，機床熱變形較大，能耗高。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超長行程精密傳動裝置，用以滿足大型數(shù)控外螺紋磨床超長行程傳動的定位精度要求、降低能耗要求、減少機床熱損耗變形要求以及減少機床總長的要求。實現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是包含傳動機構(gòu)與支撐機構(gòu)，其特征在于傳動機構(gòu)主要包括絲杠、絲杠螺母、伺服驅(qū)動元件、減速機構(gòu)、精密軸承副、螺母座體殼、旋轉(zhuǎn)套筒 ’支撐機構(gòu)主要包括絲杠固定支架、復合托架、復合托架升降控制裝置、液壓及恒溫系統(tǒng)；所述復合托架安裝在絲杠下方并與之相接，復合托架的個數(shù)為一個以上；所述復合托架是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)、托架降低開關(guān)、托架降低確認開關(guān)，所述傳動機構(gòu)的伺服驅(qū)動元件與消隙齒輪相接，消隙齒輪與臨接消隙齒輪相接，臨接消隙齒輪與旋轉(zhuǎn)套筒連接；旋轉(zhuǎn)套筒安裝在精密軸承的內(nèi)圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒連接在一起。本實用新型的進一步技術(shù)方案在于所述絲杠固定支架有兩個，所述復合托架固定在絲杠固定支架與另一個絲杠固定支架之間。本實用新型的進一步技術(shù)方案在于所述托架升起開關(guān)與托架降低開關(guān)分布在復合托架兩側(cè)，托架降低確認開關(guān)位于托架降低開關(guān)接近復合托架一側(cè)。超長行程精密傳動裝置，是通過改變Z軸傳動結(jié)構(gòu)和傳動方式，增加多個自動升降托架裝置，實現(xiàn)大型數(shù)控外螺紋磨床的精密傳動要求。超長行程精密傳動裝置的Z軸傳動結(jié)構(gòu)采用工件不動，而由砂輪做Z坐標方向移動的傳動結(jié)構(gòu)。做X坐標方向運動的砂輪架安裝在拖板的橫向?qū)к壣?；做Z坐標方向運動的拖板安裝在機床矩形床身后部的縱向?qū)к壣?；頭架固定在矩形床身前部左側(cè)，可移動尾架安裝在矩形床身前部的尾架導軌上，螺紋工件裝夾于頭架和尾架的頂尖上。機床數(shù)控系統(tǒng)控制Z軸伺服驅(qū)動元件正反轉(zhuǎn)動，通過減速機構(gòu)經(jīng)螺母將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復運動，驅(qū)動砂輪架沿著拖板的橫向?qū)к?X軸運動坐標)做進刀運動，驅(qū)動轉(zhuǎn)動著的砂輪切入螺紋工件設(shè)定的深度；控制拖板及安裝在其上的砂輪架、砂輪沿著床身后部的縱向?qū)к?Z 軸運動坐標)做直線運動；控制C軸伺服電機經(jīng)過減速機構(gòu)帶動頭架主軸做旋轉(zhuǎn)運動，主軸通過撥叉帶動工件旋轉(zhuǎn)。Z軸和C軸按照一定的速比聯(lián)動，從而實現(xiàn)螺紋磨削的插補運動。 Z軸絲杠兩端用固定支架夾持支撐，中間設(shè)計復合托架輔助支撐機構(gòu)自動升起、降落用以托平絲杠，消除絲杠水平下蕩，解決長絲杠自重撓度大、水平安裝精度問題。所述傳動裝置改變了驅(qū)動模式，在運行中由驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，絲杠不動，螺母座套筒帶動執(zhí)行元件作直線運動的傳動方式。所述復合托架是指液壓油缸和壓縮彈簧組成的定位支撐升降裝置，油缸缸體下部進油，活塞上升，套筒隨之上升。套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，套筒接觸絲杠后使彈簧壓縮，減小套筒對絲杠的沖擊力，各托架升起后，套筒頂面的高度差小于傳動要求的公差。 復合托架的個數(shù)根據(jù)絲杠的長度不同具體設(shè)定。本實用新型超長行程精密傳動裝置與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，提高了長絲杠水平安裝精度，解決了長絲杠旋轉(zhuǎn)運行中振擺問題，系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定可靠，可以減少床身近乎一半的長度，滿足了大型、精密數(shù)控螺紋磨床對傳動裝置的使用要求，突破了大型、高精度數(shù)控機床的瓶頸技術(shù)。

圖1是本實用新型傳動原理圖。圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖3是本實用新型傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型復合托架結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、絲杠固定支架；2、絲杠；3、復合托架；4、伺服驅(qū)動元件；5、消隙齒輪；6、 臨接消隙齒輪；7、精密軸承；8、螺母座體殼；9、旋轉(zhuǎn)套筒；11、另一個絲杠固定支架；12、托架升起開關(guān)；13、液壓及恒溫系統(tǒng)；14、托架降低確認開關(guān)；15、托架降低開關(guān)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明；本實用新型超長行程精密傳動裝置開始工作時，由伺服驅(qū)動元件4帶動消隙齒輪 5旋轉(zhuǎn)，通過臨接消隙齒輪6帶動旋轉(zhuǎn)套筒9轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)套筒9安裝在精密軸承7的內(nèi)圈里， 由兩只螺母緊固做軸向定位；所述的精密軸承7安裝在螺母座體殼8的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒9連接在一起，絲杠不動螺母旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，帶動螺母座及執(zhí)行元件作直線精確定位運動。絲杠固定支架1、另一個絲杠固定支架11材質(zhì)為鑄鐵件，分別固定在基礎(chǔ)件上，用以支撐絲杠2兩端，絲杠2兩端用螺母拉緊絲杠并使之軸向固定，絲杠2和固定支架之間用銷釘和鍵聯(lián)結(jié)，使絲杠2在工作過程中不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。復合托架3安裝在兩固定支架之間，油缸缸體固定在基礎(chǔ)件上，缸體下部進油，活塞上升，套筒隨之上升。套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，套筒接觸絲杠后使彈簧壓縮，減小套筒對絲杠的沖擊力，各托架升起后，套筒頂面的高度差小于0.01毫米。復合托架的個數(shù)不局限于兩個，根據(jù)數(shù)控軸行程的長短可以設(shè)置3個，4個，5個...N個不等。工作過程中，傳動機構(gòu)通過螺母座體殼8與執(zhí)行元件連接在一塊，并隨執(zhí)行元件一道運動，如圖3所示，傳動機構(gòu)與執(zhí)行元件從右向左運動，開關(guān)觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)的電磁閥動作，使復合托架的活塞下降，套筒降低，開關(guān)確認安全后，絲杠螺母及傳動機構(gòu)可通過復合托架。傳動機構(gòu)向左移動，開關(guān)觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)的電磁換向閥換向，復合托架的活塞上升，套筒上升重新托平絲杠。傳動機構(gòu)與執(zhí)行元件繼續(xù)向左運動，開關(guān)15觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)13的電磁閥動作，使復合托架3的活塞下降，套筒降低，開關(guān)14確認安全后，絲杠螺母及傳動機構(gòu)可通過復合托架3。傳動機構(gòu)向左移動，開關(guān)12觸發(fā)，控制液壓及恒溫系統(tǒng)13的電磁換向閥換向，復合托架3的活塞上升，套筒上升重新托平絲杠。絲杠2、精密軸承7工作時均采用連續(xù)注油潤滑。所述伺服驅(qū)動元件4指的是伺服電機或伺服馬達。所述執(zhí)行元件是指大型、精密數(shù)控螺紋磨床的砂輪拖板或工作臺根據(jù)國家標準中數(shù)控螺紋磨床主運動坐標的定義，將沿工件的軸向坐標運動的縱向運動機構(gòu)定義為Z軸，將沿工件的圓周坐標作旋轉(zhuǎn)的運動機構(gòu)定義為C軸，將沿工件的徑向坐標運動的橫向運動機構(gòu)定義X軸。本實用新型所述傳動機構(gòu)中并不局限于消隙齒輪傳動，也可使用同步帶輪裝置， 蝸輪-蝸桿裝置，其工作原理是一致的。因此其變化也屬于本實用新型保護范圍。綜合以上所知，本實用新型的以上實施方式為非窮舉，不對本實用新型的具體實施造成限制。
權(quán)利要求1.一種超長行程精密傳動裝置，包含傳動機構(gòu)與支撐機構(gòu)，其特征在于傳動機構(gòu)主要包括絲杠O)、絲杠螺母、伺服驅(qū)動元件G)、減速機構(gòu)、精密軸承副(7)、螺母座體殼(8)、旋轉(zhuǎn)套筒(9)；支撐機構(gòu)主要包括絲杠固定支架(11)、復合托架C3)、復合托架升降控制裝置、液壓及恒溫系統(tǒng)(1 ；所述復合托架C3)安裝在絲杠( 下方并與之相接，復合托架(3)的個數(shù)為一個以上；所述復合托架C3)是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒(9) 與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)(1 、托架降低開關(guān)(15)、托架降低確認開關(guān)(14)，所述傳動機構(gòu)的伺服驅(qū)動元件(4)與消隙齒輪(5)相接， 消隙齒輪(5)與臨接消隙齒輪(6)相接，臨接消隙齒輪(6)與旋轉(zhuǎn)套筒(9)連接；旋轉(zhuǎn)套筒(9)安裝在精密軸承(7)的內(nèi)圈里；所述的精密軸承(7)安裝在螺母座體殼⑶的內(nèi)孔里， 絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒(9)連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超長行程精密傳動裝置，其特征在于所述絲杠固定支架有兩個，所述復合托架(3)固定在絲杠固定支架(1)與另一個絲杠固定支架(11)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超長行程精密傳動裝置，其特征在于所述托架升起開關(guān) (12)與托架降低開關(guān)(15)分布在復合托架(3)兩側(cè)，托架降低確認開關(guān)(14)位于托架降低開關(guān)(15)接近復合托架(3) 一側(cè)。
專利摘要本實用新型公開了超長行程精密傳動裝置，技術(shù)方案是包含傳動機構(gòu)與支撐機構(gòu)，所述復合托架安裝在絲杠下方并與之相接，復合托架的個數(shù)為一個以上；所述復合托架是由液壓油缸和壓縮彈簧組成，旋轉(zhuǎn)套筒與活塞之間安裝有壓縮彈簧，復合托架升降控制裝置包括托架升起開關(guān)、托架降低開關(guān)、托架降低確認開關(guān)，所述傳動機構(gòu)的伺服驅(qū)動元件與消隙齒輪相接，消隙齒輪與臨接消隙齒輪相接，臨接消隙齒輪與旋轉(zhuǎn)套筒連接；旋轉(zhuǎn)套筒安裝在精密軸承的內(nèi)圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內(nèi)孔里，絲杠螺母與旋轉(zhuǎn)套筒連接在一起。有益效果在于提高了長絲杠水平安裝精度，解決了長絲杠旋轉(zhuǎn)運行中振擺問題，系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定可靠，長度短。
文檔編號B23Q5/40GK202162607SQ201120223269
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者周斌, 曹漢寶, 田廣利 申請人:陜西漢江機床有限公司