專利名稱：超長行程精密傳動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型超長行程精密傳動裝置屬于機械加工設備領域，涉及大型數控機床傳動裝置，具體涉及一種行程在五米以上大型數控外螺紋磨床的精密傳動裝置。
背景技術：
數控外螺紋磨床磨削運動的傳動機構通常由數字控制運動的工件縱向運動機構 (Z軸)、工件旋轉運動機構(C軸)和砂輪橫向進刀運動機構(X軸)組成，機床數控系統根據加工工藝要求的速度、位置等指令，控制X軸做進刀運動，驅動轉動著的砂輪切入螺紋工件設定的深度；數控系統控制Z軸驅動工件做直線運動；控制C軸驅動工件做旋轉運動，Z 軸和C軸按照一定的速比聯動，從而實現螺紋磨削的插補運動。通常數控外螺紋磨床的縱向數控傳動機構(Z軸)的結構布局是，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軸伺服電機經過減速機構帶動頭架主軸旋轉，主軸通過撥叉帶動工件旋轉。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的螺母座內孔里，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軸器與Z軸伺服電機軸實現同軸連接，數控系統控制Z 軸伺服電機旋轉，通過柔性聯軸器帶著母絲杠旋轉，其滾珠螺母把母絲杠的旋轉運動轉為直線運動，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軸傳動結構布局和轉動方式在行程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。以十米數控絲杠磨床為例，采用此種結構布局，前床身長度將> 23米。2.母絲杠長度長則自重撓度大，轉動時產生扭擺和低頻震動，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量。3.母絲杠轉動慣量大，數控系統響應速度差，能耗大。4.由于母絲杠在工作臺下，安裝調整困難。另外，數控外螺紋磨床的縱向數控傳動機構也采用直線電機直接驅動，其定位精度較好，但由于沒有螺紋增力機構，直線電機功率將是母絲杠傳動結構所用功率的三倍多， 發熱嚴重，機床熱變形較大，能耗高。實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種超長行程精密傳動裝置，用以滿足大型數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。實現上述目的技術方案是包含傳動機構與支撐機構，其特征在于傳動機構主要包括絲杠、絲杠螺母、伺服驅動元件、減速機構、精密軸承副、螺母座體殼、旋轉套筒 ’支撐機構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；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、托架降低開關、托架降低確認開關，所述傳動機構的伺服驅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套筒連接；旋轉套筒安裝在精密軸承的內圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內孔里，絲杠螺母與旋轉套筒連接在一起。本實用新型的進一步技術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方案在于所述托架升起開關與托架降低開關分布在復合托架兩側，托架降低確認開關位于托架降低開關接近復合托架一側。超長行程精密傳動裝置，是通過改變Z軸傳動結構和傳動方式，增加多個自動升降托架裝置，實現大型數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軸傳動結構采用工件不動，而由砂輪做Z坐標方向移動的傳動結構。做X坐標方向運動的砂輪架安裝在拖板的橫向導軌上；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導軌上；頭架固定在矩形床身前部左側，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。機床數控系統控制Z軸伺服驅動元件正反轉動，通過減速機構經螺母將旋轉運動轉換為直線往復運動，驅動砂輪架沿著拖板的橫向導軌(X軸運動坐標)做進刀運動，驅動轉動著的砂輪切入螺紋工件設定的深度；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導軌(Z 軸運動坐標)做直線運動；控制C軸伺服電機經過減速機構帶動頭架主軸做旋轉運動，主軸通過撥叉帶動工件旋轉。Z軸和C軸按照一定的速比聯動，從而實現螺紋磨削的插補運動。 Z軸絲杠兩端用固定支架夾持支撐，中間設計復合托架輔助支撐機構自動升起、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動模式，在運行中由驅動系統驅動螺母旋轉，絲杠不動，螺母座套筒帶動執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。 復合托架的個數根據絲杠的長度不同具體設定。本實用新型超長行程精密傳動裝置與傳統結構相比，提高了長絲杠水平安裝精度，解決了長絲杠旋轉運行中振擺問題，系統精度高、穩定可靠，可以減少床身近乎一半的長度，滿足了大型、精密數控螺紋磨床對傳動裝置的使用要求，突破了大型、高精度數控機床的瓶頸技術。
圖1是本實用新型傳動原理圖。圖2是本實用新型結構示意圖。[0020]圖3是本實用新型傳動機構結構示意圖。圖4是本實用新型復合托架結構示意圖。其中1、絲杠固定支架；2、絲杠；3、復合托架；4、伺服驅動元件；5、消隙齒輪；6、 臨接消隙齒輪；7、精密軸承；8、螺母座體殼；9、旋轉套筒；11、另一個絲杠固定支架；12、托架升起開關；13、液壓及恒溫系統；14、托架降低確認開關；15、托架降低開關。
具體實施方式
以下結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，由伺服驅動元件4帶動消隙齒輪 5旋轉，通過臨接消隙齒輪6帶動旋轉套筒9轉動；旋轉套筒9安裝在精密軸承7的內圈里， 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的內孔里，絲杠螺母與旋轉套筒9連接在一起，絲杠不動螺母旋轉將旋轉運動變為直線運動，帶動螺母座及執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材質為鑄鐵件，分別固定在基礎件上，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結，使絲杠2在工作過程中不產生旋轉運動。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。復合托架的個數不局限于兩個，根據數控軸行程的長短可以設置3個，4個，5個...N個不等。工作過程中，傳動機構通過螺母座體殼8與執行元件連接在一塊，并隨執行元件一道運動，如圖3所示，傳動機構與執行元件從右向左運動，開關觸發，控制液壓及恒溫系統的電磁閥動作，使復合托架的活塞下降，套筒降低，開關確認安全后，絲杠螺母及傳動機構可通過復合托架。傳動機構向左移動，開關觸發，控制液壓及恒溫系統的電磁換向閥換向，復合托架的活塞上升，套筒上升重新托平絲杠。傳動機構與執行元件繼續向左運動，開關15觸發，控制液壓及恒溫系統13的電磁閥動作，使復合托架3的活塞下降，套筒降低，開關14確認安全后，絲杠螺母及傳動機構可通過復合托架3。傳動機構向左移動，開關12觸發，控制液壓及恒溫系統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工作時均采用連續注油潤滑。所述伺服驅動元件4指的是伺服電機或伺服馬達。所述執行元件是指大型、精密數控螺紋磨床的砂輪拖板或工作臺根據國家標準中數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定義為Z軸，將沿工件的圓周坐標作旋轉的運動機構定義為C軸，將沿工件的徑向坐標運動的橫向運動機構定義X軸。本實用新型所述傳動機構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。
權利要求1.一種超長行程精密傳動裝置，包含傳動機構與支撐機構，其特征在于傳動機構主要包括絲杠O)、絲杠螺母、伺服驅動元件G)、減速機構、精密軸承副(7)、螺母座體殼(8)、旋轉套筒(9)；支撐機構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(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(1 、托架降低開關(15)、托架降低確認開關(14)，所述傳動機構的伺服驅動元件(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)與旋轉套筒(9)連接；旋轉套筒(9)安裝在精密軸承(7)的內圈里；所述的精密軸承(7)安裝在螺母座體殼⑶的內孔里， 絲杠螺母與旋轉套筒(9)連接在一起。
2.如權利要求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 (12)與托架降低開關(15)分布在復合托架(3)兩側，托架降低確認開關(14)位于托架降低開關(15)接近復合托架(3) 一側。
專利摘要本實用新型公開了超長行程精密傳動裝置，技術方案是包含傳動機構與支撐機構，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、托架降低開關、托架降低確認開關，所述傳動機構的伺服驅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套筒連接；旋轉套筒安裝在精密軸承的內圈里；所述的精密軸承安裝在螺母座體殼的內孔里，絲杠螺母與旋轉套筒連接在一起。有益效果在于提高了長絲杠水平安裝精度，解決了長絲杠旋轉運行中振擺問題，系統精度高、穩定可靠，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 優先權日2011年6月28日
發明者周斌, 曹漢寶, 田廣利 申請人:陜西漢江機床有限公司