一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分度裝置，尤其涉及一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，包括球輪和蝸桿部件，蝸桿部件由主蝸桿和副蝸桿組成，副蝸桿套在主蝸桿的中心軸上，通過脹緊套將主蝸桿和副蝸桿固定，主蝸桿和副蝸桿的外圓弧面上具有螺旋球軌道；球輪外圓周表面均勻布有球形槽，球形槽內(nèi)放置陶瓷球；所述的螺旋球軌道和球形槽之間通過所述的陶瓷球滾動(dòng)連接；球輪的外圍設(shè)有環(huán)形擋板，環(huán)形擋板上設(shè)有陶瓷球安裝孔。本發(fā)明利用滾動(dòng)摩擦，大大降低了阻力和磨損，提高傳動(dòng)效率，加工難度低，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便，可運(yùn)用在機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度頭及生產(chǎn)線分度裝置等分度機(jī)構(gòu)中，適用于普通設(shè)備、精密設(shè)備和重載切削設(shè)備。
【專利說明】一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分度裝置，尤其涉及一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分度裝置是指可以在一次工件裝夾過程中每加工過一個(gè)表面后，帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)過一定的角度以改變加工表面位置的裝置。常見的分度裝置主要是采用蝸桿傳動(dòng)，其具有減速比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，但由于蝸桿傳動(dòng)是靠蝸桿和蝸輪之間的滑動(dòng)摩擦進(jìn)行傳動(dòng)，且可調(diào)背隙的蝸桿只能為圓柱蝸桿，嚙合面積小，因此其作為分度裝置傳動(dòng)效率低，可承受的速度低，磨損大，精度保持性差，可承受載荷低，使用壽命較短。
[0003]為了克服傳統(tǒng)蝸輪蝸桿的種種不足，出現(xiàn)了采用滾珠傳動(dòng)的蝸桿傳動(dòng)，其將傳統(tǒng)的蝸桿與蝸輪之間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變成滾珠的滾動(dòng)摩擦，提高了傳動(dòng)效率，減小了磨損。但是現(xiàn)階段的滾珠式蝸桿傳動(dòng)中，滾珠的回珠通道加工十分困難，并且由于難以裝入球保持器，鋼珠之間互相接觸，所以這類結(jié)構(gòu)并不是完全的滾動(dòng)摩擦，滾珠之間還存在滑動(dòng)摩擦甚至干涉，傳動(dòng)效率提高有限，所能達(dá)到的極限速度較低。而在消除背隙方面，大多通過裝入較滾道直徑略大的滾珠來實(shí)現(xiàn)預(yù)壓消除反轉(zhuǎn)背隙，這種方式一旦在加工完成后將無法調(diào)整預(yù)壓力的大小，容易出現(xiàn)兩種情況:滾道直徑過大造成預(yù)壓力不足甚至出現(xiàn)背隙，影響分度精度；滾道直徑過小造成預(yù)壓力過大，繼而造成阻力較大，傳動(dòng)效率大大降低且裝配難度大。因此現(xiàn)階段的滾珠式蝸桿分度裝置很難實(shí)現(xiàn)高效精密無背隙的傳動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高效率、高精度、無背隙且可承受載荷大的陶瓷球分度裝置。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，包括球輪和蝸桿部件，其特殊之處在于所述的蝸桿部件由主蝸桿和副蝸桿組成，所述的副蝸桿套在主蝸桿的中心軸上，通過脹緊套將主蝸桿和副蝸桿固定，所述的主蝸桿和副蝸桿的外圓弧面上具有螺旋球軌道；所述的球輪外圓周表面均勻布有球形槽，球形槽內(nèi)放置陶瓷球；所述的螺旋球軌道和球形槽之間通過所述的陶瓷球滾動(dòng)連接；所述的球輪的外圍設(shè)有環(huán)形擋板，環(huán)形擋板上設(shè)有陶瓷球安裝孔。
[0005]其中，所述的主蝸桿和副蝸桿上的螺旋球軌道的形狀和尺寸經(jīng)過精心優(yōu)化設(shè)計(jì)和精密加工，保證在嚙合時(shí)，螺旋球軌道只有一側(cè)與陶瓷球接觸，另一側(cè)有間隙，且接觸位置有利于陶瓷球回轉(zhuǎn)滾動(dòng)。
[0006]所述的球輪上的球形槽形狀和尺寸經(jīng)過精心優(yōu)化設(shè)計(jì)和精密加工，保證在嚙合時(shí)，球形槽只有一側(cè)與陶瓷球接觸，且接觸位置有利于陶瓷球回轉(zhuǎn)滾動(dòng)。
[0007]所述的環(huán)形擋板能夠約束沒有參與嚙合的陶瓷球一直處于球形槽內(nèi)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明將傳統(tǒng)蝸輪蝸桿之間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變成陶瓷球的滾動(dòng)摩擦,阻力和磨損大大降低，提高傳動(dòng)效率，加工難度低，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便，可運(yùn)用在機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度頭以及生產(chǎn)線分度裝置等分度機(jī)構(gòu)中，適用于普通設(shè)備、精密設(shè)備和重載切削設(shè)備。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0010]進(jìn)一步，所述的陶瓷球采用氮化硅陶瓷球。
[0011]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，氮化硅陶瓷球的自潤滑性能好，摩擦系數(shù)低，耐磨性好，因此降低了磨損，大大提高了傳動(dòng)效率和極限速度。
[0012]進(jìn)一步，所述的蝸桿部件采用環(huán)面形式，由主蝸桿和副蝸桿組成，主蝸桿和副蝸桿表面均設(shè)有螺旋球軌道。
[0013]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可通過調(diào)整主蝸桿、副蝸桿表面上螺旋球軌道之間的角度來消除背隙，達(dá)到理想的預(yù)壓力，實(shí)現(xiàn)很高的分度精度；采用環(huán)面蝸桿的形式，接觸面積更大，可承受重載切削。
[0014]進(jìn)一步，所述的環(huán)形擋板的兩端開口處與主蝸桿和副蝸桿的外圓弧面緊緊相鄰。
[0015]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，陶瓷球能夠從環(huán)形擋板區(qū)域順暢出入主蝸桿和副蝸桿的螺旋球軌道。
[0016]進(jìn)一步，所述的蝸桿部件采用單頭螺旋球軌道設(shè)計(jì)或多頭螺旋球軌道設(shè)計(jì)。
[0017]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，采用多頭螺旋球軌道設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同的傳動(dòng)比要求。
[0018]進(jìn)一步，在通過主蝸桿和副蝸桿的同軸線并垂直于球輪軸線的平面內(nèi)，在球輪方位角方向上，主、副蝸桿各自的螺旋球軌道球形截面的間隔角度等于球輪表面球形槽的間隔角度。
[0019]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，主蝸桿和副蝸桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，帶動(dòng)球輪回轉(zhuǎn)，陶瓷球在螺旋球軌道滾動(dòng)的角度正好等于球形槽的間隔角度，提高了分度精度，并保證陶瓷球始終保持在其相應(yīng)的球形槽內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的沿A-A向剖視圖；
圖3為圖2的沿B-B向剖視圖；
圖4為本發(fā)明的螺旋球軌道、球形槽與陶瓷球的嚙合示意圖；
圖中，1、環(huán)形擋板；2、陶瓷球；3、球輪；4、球形槽；5、主蝸桿；6、副蝸桿；7、脹緊套；8、螺旋球軌道；9、陶瓷球安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，包括球輪3和蝸桿部件，其特殊之處在于所述的蝸桿部件由主蝸桿5和副蝸桿6組成，所述的副蝸桿6套在主蝸桿5的中心軸上，通過脹緊套7將主蝸桿5和副蝸桿6固定，所述的主蝸桿5和副蝸桿6的外圓弧面上具有螺旋球軌道8 ;所述的球輪3外圓周表面均勻布有球形槽4，球形槽4內(nèi)放置陶瓷球2 ;所述的螺旋球軌道8和球形槽4之間通過所述的陶瓷球2滾動(dòng)連接；所述的球輪3的外圍設(shè)有環(huán)形擋板1，環(huán)形擋板I上設(shè)有陶瓷球安裝孔9，所述的環(huán)形擋板I的兩端開口處與主蝸桿5、副蝸桿6的外圓弧面緊緊相鄰。
[0023]其中，蝸桿部件由主蝸桿5和副蝸桿6組成，其外圓弧面及其上的螺旋球軌道8可在將主蝸桿5和副蝸桿6用脹緊套7脹緊后，在數(shù)控加工中心上利用擺角銑頭整體一次性加工出來。加工時(shí)需要使用專用的刀具，刀具前端的輪廓是由螺旋球軌道8截面的設(shè)計(jì)形狀和尺寸決定的。
[0024]球輪3外圓周表面均布的球形槽4可在數(shù)控加工中心上借助數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)加工成形，加工時(shí)同樣需要使用專用的刀具，刀具前端的輪廓是由球形槽4截面的設(shè)計(jì)形狀和尺寸決定的。
[0025]裝配時(shí)，先將球輪3、環(huán)形擋板I以及主蝸桿5和副蝸桿6安裝到其正確的位置上，主蝸桿5和副蝸桿6的螺旋球軌道8應(yīng)當(dāng)剛好對(duì)齊，不能夠有角度差，使用脹緊套7脹緊。將陶瓷球2通過陶瓷球安裝孔9 一顆顆放入到球輪3的球形槽4中，每放入一顆轉(zhuǎn)動(dòng)球輪3轉(zhuǎn)過一個(gè)球形槽4。當(dāng)安裝到一定數(shù)目的陶瓷球2，即球輪3上的陶瓷球2到達(dá)主蝸桿5和副蝸桿6處時(shí)，應(yīng)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)主蝸桿5、副蝸桿6和球輪3，使得球輪3上的陶瓷球2可進(jìn)入到主蝸桿5、副蝸桿6上的螺旋球軌道8中，然后繼續(xù)從陶瓷球安裝孔9裝入陶瓷球，每裝入一顆，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿部件一周，直至球輪3上的每個(gè)球形槽4中均有一顆陶瓷球2為止，然后封閉陶瓷球安裝孔9。松開蝸桿部件上的脹緊套7，調(diào)整主蝸桿5、副蝸桿6之間的角度，從而使得二者從兩個(gè)方向逼近并壓緊陶瓷球2在球形槽4上，實(shí)現(xiàn)一定的預(yù)緊力，消除背隙，回轉(zhuǎn)蝸桿部件，感覺傳動(dòng)平穩(wěn)順暢即可，之后將脹緊套7脹緊。
[0026]分度裝置工作過程中，使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿部件轉(zhuǎn)動(dòng)，陶瓷球2在螺旋球軌道8中回轉(zhuǎn)滾動(dòng)，力通過陶瓷球2傳遞到球輪3的球形槽4中，繼而驅(qū)動(dòng)球輪3回轉(zhuǎn)。由于傳動(dòng)過程中陶瓷球2與蝸桿部件、球輪3之間均為滾動(dòng)摩擦，因而阻力和磨損大大降低，提高了效率；蝸桿部件、球輪3與陶瓷球2三者之間不存在間隙，大大提高了分度精度，裝置可用于精密設(shè)備中。同時(shí)采用環(huán)面蝸桿的形式，接觸面積更大，裝置也可用于重載切削設(shè)備上。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，包括球輪和蝸桿部件，其特征在于:所述的蝸桿部件由主蝸桿和副蝸桿組成，所述的副蝸桿套在主蝸桿的中心軸上，通過脹緊套將主蝸桿和副蝸桿固定，所述的主蝸桿和副蝸桿的外圓弧面上具有螺旋球軌道；所述的球輪外圓周表面均勻布有球形槽，球形槽內(nèi)放置陶瓷球；所述的螺旋球軌道和球形槽之間通過所述的陶瓷球滾動(dòng)連接；所述的球輪的外圍設(shè)有環(huán)形擋板，環(huán)形擋板上設(shè)有陶瓷球安裝孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，其特征在于:所述的陶瓷球采用氮化硅陶瓷球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效精密無背隙陶瓷球分度裝置，其特征在于:所述的主蝸桿和副蝸桿的外圓弧面上的螺旋球軌道為單頭螺旋球軌道設(shè)計(jì)或多頭螺旋球軌道設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】B23Q16/02GK103707129SQ201310693893
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】申國棟, 初福春, 劉衛(wèi)國 申請人:煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司, 煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床裝備股份有限公司