一種電動直線進給單元及其裝配方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機電數控裝備及應用技術領域，具體地說是一種電動直線進給單元及其裝配方法。
【背景技術】
[0002]滾珠絲杠副作為進給傳動機構目前被廣泛應用在數控裝備上，使用時通常是絲杠旋轉作為主驅動件帶動滾珠螺母，把旋轉運動轉換成沿絲杠軸線方向的直線運動，從而帶動工作臺直線進給，即常說的絲杠驅動型滾珠絲杠副。常規絲杠驅動型滾珠絲杠副的絲杠轉速限于進給系統共振臨界轉速，難再提高，尤其是大型、重型高檔數控機床用的長絲杠，自身重量較螺母大得多，絲杠旋轉慣性力很大，導致發熱、變形和能耗嚴重，變形的絲杠在旋轉過程中又會產生振動和噪聲，降低了設備工作精度。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種電動直線進給單元及其裝配方法，該裝置為電機集成型螺母驅動滾珠絲杠的直線進給裝置，結構緊湊、應用簡單，具有良好的傳動性能;該裝配方法操作性強，集電機和螺母主驅動型滾珠絲杠副螺旋傳動于一體化設計。
[0004]本發明解決其技術問題所采取的技術方案包括:一種電動直線進給單元，包括絲杠、電機和驅動螺母，所述電機包括呈套筒狀的空心轉子、定子和相序控制器，所述空心轉子套置在所述絲杠上，所述驅動螺母與所述絲杠相互嚙合;所述驅動螺母與所述空心轉子固定連接，所述空心轉子帶動所述驅動螺母旋轉，所述驅動螺母在所述絲杠上旋轉的同時沿所述絲杠做直線移動，所述驅動螺母帶動所述電機的定子做直線移動。
[0005]進一步的技術方案為:所述電機的定子設有內置的溫度傳感器以實現溫度在線監測。實現溫度在線監測可以作熱變形誤差補償，從而實現更加精確的直線進給運動控制。
[0006]進一步的技術方案為:所述電機的定子上固定安裝有螺母套，所述螺母套上固定設置有托板，所述驅動螺母的旋轉運動經所述絲杠轉化為直線運動后帶動所述螺母套和托板直線移動。當本發明的直線進給單元放置在機床床身上作為進給裝置時，托板通過螺栓連接可以方便的將其和工作臺固連。
[0007]為了使裝置的結構更加緊湊，進一步的技術方案為:所述驅動螺母固定安裝在所述空心轉子的一端，所述螺母套固定安裝在所述定子的一端，所述相序控制器固連安裝在定子另一端，所述螺母套套置在所述驅動螺母的外側;定子與螺母套固連以使溫度在線監測信號可同時作為電機控制及滾珠螺母副傳動熱變形誤差補償控制信號。
[0008]為便于裝置的組裝與拆卸，進一步的技術方案為:所述驅動螺母與所述空心轉子、所述螺母套與所述定子，所述托板與所述螺母套之間均通過螺紋連接件進行連接。
[0009]進一步的技術方案為:所述驅動螺母和所述螺母套之間設有軸承，所述軸承包括沿所述驅動螺母軸線方向并列設置的左軸承和右軸承。所述左軸承和右軸承為角接觸球軸承，采用正裝方式裝配，可以承受較大的軸向力，同時便于施加預緊力。
[0010]為了消除左、右角接觸球軸承的間隙并調節適當預緊力，進一步的技術方案為:所述左軸承配有左軸承端蓋，所述右軸承配有右軸承端蓋;所述左軸承端蓋的內回轉面設有內螺紋并與所述驅動螺母的外回轉面形成螺紋連接，所述左軸承端蓋的端面與所述左軸承的內圈端面配合;所述右軸承端蓋上設有外螺紋并與所述螺母套的內孔形成螺紋連接，所述右軸承端蓋的端面與所述右軸承的外圈端面配合。
[0011]進一步的技術方案為:所述左軸承和所述右軸承之間設有套筒，所述套筒的兩端分別頂住所述左軸承和所述右軸承，所述套筒的的外徑小于所述左軸承和所述右軸承內圈的外徑;所述驅動螺母、所述螺母套與所述套筒的配合位置設有環形槽及徑向油孔。環形槽可以改善驅動螺母的加工工藝性，降低加工成本;設置徑向油孔便于各部件之間的潤滑，降低噪聲和發熱，延長裝置的使用壽命。
[0012]本發明解決其技術問題的技術方案還包括:電動直線進給單元的裝配方法，包括以下步驟:
[0013]步驟(I):將絲杠與驅動螺母進行配合；
[0014]步驟(2):將驅動螺母安裝在電機的空心轉子上；
[0015]步驟(3):將左軸承和右軸承放入螺母套的內孔中；
[0016]步驟(4):將帶有左軸承和右軸承的螺母套組件套置在驅動螺母上；
[0017]步驟(5):將螺母套組件安裝在電機的定子上；
[0018]步驟(6):將托板安裝在螺母套上。
[0019]進一步的技術方案為:所述左軸承和所述右軸承采用正裝方式裝配。所述的正裝方式是指兩角接觸球軸承的壓力中心距離小于兩個軸承中點跨距。
[0020]本發明的有益效果是:
[0021]1.本發明采用集帶有空心轉子的無框電機和螺母驅動型滾珠絲杠副一體化設計，結構緊湊，可較為方便的用于直線進給運動需求。既可以有效提高驅動螺母轉速，從而提高直線進給速度，同時借助螺旋傳動還可保證足夠的驅動力。
[0022]2.本發明使用過程中采用驅動螺母旋轉的方式可以克服傳統絲杠旋轉過程中絲杠旋轉慣性力造成的發熱、變形和能耗嚴重等問題，有效降低振動和噪聲，改善設備的工作精度。
[0023]3.本發明采用電機和螺母主驅動型滾珠絲杠副集成型一體化設計，電機與驅動螺母之間不存在傳動結構，提高了傳遞效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例的整體結構示意圖；
[0025]圖2為圖1的局部剖視圖；
[0026]圖3為圖2的主視圖；
[0027]圖4為本發明實施例螺母套的結構示意圖；
[0028]圖5為本發明實施例驅動螺母的結構示意圖。
[0029]圖中:1絲杠，2無框電機，3托板，4螺母套，5第一緊固螺釘，6左軸承端蓋，7左氈圈，8左軸承，9套筒，10右軸承，11右軸承端蓋，12第二緊固螺釘，13驅動螺母，14右氈圈，15第三緊固螺釘，16電機動力線接口，17相序控制器及溫度傳感器引線接口。
【具體實施方式】
[0030]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步的描述:
[0031]如圖1、圖2及圖3所示，一種電動直線進給單元，其結構包括:絲杠1、無框電機2、托板3、螺母套4、第一緊固螺釘5、左軸承端蓋6、左氈圈7、左軸承8、套筒9、右軸承10、右軸承端蓋11、第二緊固螺釘12、驅動螺母13、右氈圈14、第三緊固螺釘15等。
[0032]所述無框電機2為空心軸無刷電機，由空心轉子、定子及相序控制器組成。空心轉子呈套筒狀，空心轉子外表面均布有磁鋼條，空心轉子內表面和滾珠絲杠間有適當間隙。
[0033]如圖5所示，驅動螺母13為圓柱形套筒結構，其一端設有法蘭，在空心轉子內、外圓面間的端面上，均布有和空心轉子軸心線平行的孔系，分布的孔系和滾珠驅動螺母13端面法蘭螺孔相配合，絲杠I穿過無框電機2轉子內孔，無框電機2轉子一端端面均設計有均勻分布螺紋孔。
[0034]如圖4所示，所述螺母套4為圓柱形空心結構，螺母套4 一端設有法蘭，螺母套4通過第三緊固螺釘15實現端部法蘭與無框電機2定子一端外側環形均勻分布螺紋孔的連接。螺母套4內孔遠離法蘭一端設有環形臺階，環形臺階內圓柱面中部設有容納左氈圈7的環形槽，環形臺階內側與左軸承8外圈端面配合，右軸承10位于螺母套4內孔近法蘭端，螺母套4內孔近法蘭端設有內螺紋，右軸承端蓋11為環狀結構，其外回轉面設有螺紋，右軸承端蓋11通過螺紋配合安裝在螺母套4內孔近法蘭端，其端面與右軸承10外圈端面配合。螺母套4內孔近法蘭端設有階梯孔，所述階梯孔中部設有容納右氈圈14的環形槽，左軸承8和右軸承10內圈與驅動螺母13外回轉面配合，驅動螺母13通過第二緊固螺釘12實