專利名稱：快速開合的鋼球螺旋傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種能夠快速開合的鋼球螺旋傳動裝置，屬機械螺旋傳動領域。
螺旋傳動應用多而廣，幾乎每個機械都少不了。螺旋傳動有滑動摩擦和滾動摩擦兩種接觸方式，后者多用于精密傳動。螺旋的快速開合裝置應用最典型的是車床的開合螺母，其缺點是制造精度不易控制、不易合到底而影響加工精度，不易實現自動化控制。滾珠絲杠螺旋傳動精度高但不能快速開合。近年來，出現了幾種快速開合的螺母機構，用于臺鉗中的螺旋傳動，如中國專利88204343·9、88205780·4，其缺點是機構和制造工藝比較復雜，不能大面積普及。中國專利87213118的快速開合機構的缺點是夾緊行程短，不能完成連續慢速進給動作，喪失了傳統臺鉗的功能。
本發明的目的是提供一種結構簡單、工藝性好、能夠快速開合的快速進退慢速進給都有的鋼球螺旋傳動裝置，可應用于車床的螺旋傳動，實現自動停止進給，不亂扣，易于實現自動控制。應用于臺鉗、機用平口鉗、機床尾座、夾具等機構的螺旋傳動，可實現快速進退，又可保持傳統的慢進慢退的工作方式。
本發明的特征是在絲杠與絲母套之間有一鋼球保持套，在套上有排列成螺旋狀的孔，在孔內放置鋼球。其絲母套、鋼球保持套、絲杠三者之間可任意固定其一件，可用在不同場合的快速開合螺旋傳動，達到不同的工作需要。絲母套的內圓上開有軸向直槽型、徑向螺旋型夠容納鋼球的空腔。移動鋼球保持套或絲母套即可實現快速的開合。
下面結合說明書附圖
對本發明作進一步的詳細說明。
圖一是本發明應用于臺鉗，機床尾座，夾具等方面的結構示意圖。
圖二、圖三是本發明應用于臺鉗，機床尾座上的位置示意圖。
圖四是本發明快速進退時的結構示意圖。
圖五是絲杠型式的放大示意圖。圖中例舉兩種絲杠螺旋槽型式。
圖六是本發明應用在機床絲杠螺旋傳動機構的一個實施例的示意圖。
圖七是本發明應用于車床絲杠螺旋傳動機構的一個實施例的示意圖。
在圖中序號1、絲杠 2、鋼球 3、絲母套
4，鋼球保持套 5、定位銷 6、彈簧片 7、摩擦片8、定位螺釘 9、活銷 10、螺釘 11、防鎖片12、彈簧片 13、固定體 14、偏心銷 15、彈簧擋圈16、鎖緊螺母 17、止動墊圈 18、右支架 19、彈簧20、左支架 21、停進導向銷 22、停進擋套23、緊定螺釘 24、鍵 25、銷 26、操縱手柄27、定位螺釘 28、插銷 29、鋼球 30、彈簧31、套 32、齒輪 33、軸承 34、拖板箱體35、定位擋圈 36、撥叉 37、定位擋圈 38、停進導向銷 39、拖板箱體 40、導向螺釘 41、鎖緊螺母 42、停進定位套 43、介輪 44、光杠齒輪 45、導向鍵 46、光杠 47、定位裝置本發明應用于臺鉗，機床尾座的螺旋傳動時，其運動是這樣實現的(參看圖一，圖二，圖三)，工作時，如順時針旋轉絲杠1，在彈簧片6作用下，緊貼在絲杠外表面上的摩擦片7在摩擦力的作用下也跟著轉動(摩擦片7、彈簧片6、定位銷5三件鉚接在一起，插在鋼球保持套4上)，鋼球保持套4的轉動帶動鋼球2從絲母套3的空腔向絲杠螺旋槽中運動，當鋼球保持套旋轉一定的角度后，被定位螺釘8擋住，這時鋼球2已滑到絲母套3的內圓面與絲杠1的圓弧螺旋槽之間(參看圖五)，起到螺母的螺紋作用(參看圖一中的位置)，繼續旋轉絲杠，臺鉗或尾座作慢速進給運動。反向旋轉絲杠1，摩擦片7同樣帶動鋼球保持套4轉動，推動鋼球2至絲母套3的空腔中心處，被定位螺釘8擋住，這時推拉絲杠1，鋼球便從絲杠螺旋槽內跳出進入到絲母套的空腔，臺鉗的活動鉗體或尾座套筒便可快速進退(圖四中的位置)。再工作時，只需把活動鉗體或套筒推至工作位置，再順時針旋轉絲杠1，如前所述此機構便可自動進入到慢速進給的工作狀態，慢速進給距離可達極限位置。如需慢進慢退的工況，只需在慢進的過程中，把偏心銷14旋轉180度，將活銷9插入鋼球保持套4的槽中，鋼球保持套便被固定住，不能移動，鋼球2在鋼球保持套的孔中被絲母套的內圓面擋住也被定位，這時本機構失去快速進退功能，正反向轉動絲杠只能慢速進退，保持傳統臺鉗或尾座的全部功能。
為了提高絲杠的機械強度，絲杠的螺旋槽型式可采用單圓弧或雙圓弧(參看圖五)，鋼球的直徑應小于絲杠的螺距，螺旋槽的深度取鋼球半徑的3/4-2/3為宜，以便絲杠能把鋼球從保持套中推出。這樣加工出的絲杠螺旋槽之間留有較窄的外圓面，與絲母套空腔斜面形成一α角，如鋼球正好處在α角內，將會產生自鎖(如圖四中的位置)。為了壁免自鎖現象，把絲母套的軸向直槽空腔中的一個制成鍵槽，在鍵槽中置放了板狀的防鎖片11、彈簧片12和導向定位銷(三件鉚接在一起)，其作用是在鋼球未進入絲杠螺旋槽時，被鍵槽擋住，而使鋼球保持套不能旋轉，只有當鋼球進入到螺旋槽時，防鎖片和彈簧片把鋼球頂出鍵槽，鋼球保持套才能旋轉，同時把別的鋼球推入絲杠螺旋槽，從而避免了自鎖現象。
本發明應用于臺鉗、機用平口鉗、機床尾座、工裝卡具時有以下優點1.保持了傳統的工作方式，即慢進慢退。
2.增加了快速進退，提高工效，減輕了勞動強度。
3.開合速度快，合“螺母”時絲杠旋轉小于一轉，開“螺母”時只需反轉1/4轉左右。
4.結構和制造工藝簡單，圓弧絲杠精度易保加工容易，可擠壓成形，比梯形絲杠加工費用低;絲母套是整體加工而成，強度高，幾道直槽空腔插、拉均可成形;鋼球保持套上的鋼球定位孔可用鉆模直接鉆出;鋼球價格便宜處處可購，所以本機構與傳統機構成本相差不多。
5.使用壽命長，因參與工作的是鋼球，精度和硬度都較高，與絲杠摩擦系數小，鋼球有旋轉的因素，所以使用壽命可比傳統絲杠螺旋副大大延長。
本發明應用于機床或專機螺旋傳動與應用于臺鉗時的工作原理基本相似，不同的是鋼球保持套被固定不動，絲母套作軸向和徑向位移，控制鋼球運動，達到快速開合的目的。
在機床需進給時(參看圖六)，按下手柄26，絲母套3上軸向直槽空腔的斜面壓迫鋼球2，使鋼球進入絲杠的螺旋槽，被定位銷釘27擋住，鋼球在絲母套的內圓面與鋼球保持套孔內被固定，起到絲母內螺紋的作用，這時機床作進給動作。當機床工作到位時，停進導向銷21被停進擋套22擋住(注停進擋套22提前調好位置固定在絲杠或固定體上)，向右移推動絲母套3，壓縮彈簧19，絲母套的內圓面讓出鋼球2，在絲杠的作用下，鋼球進入絲母套的螺旋槽空腔(與臺鉗結構不同，絲母套除有軸向直槽空腔外又開有螺旋向空腔，兩腔交錯相通)，與絲杠脫離，機床停止進給。這時抬起手柄26，使鋼球從絲母套螺旋空腔進入到直槽空腔，把機床退回起始位置，開始第二次進給。
為了防止如圖四所示的自鎖現象，本機構也如臺鉗機構一樣，把絲母套上的直槽空腔中的一個改成鍵槽，防鎖片11，彈簧片12，定位銷5三件鉚接后插在鍵槽中心的孔中，防鎖原理與應用在臺鉗時一樣。
本發明應用于機床或專機的優點是1.有自動停進裝置，停進定位套裝在絲杠上，這在某些場合不能置放電器停進時有著積極的意義。
2.機床進退時絲杠可照常運轉，這在某些短行程頻繁進退時可對電機和機械有明顯的保護作用。
圖七是本發明應用于車床絲杠螺旋傳動快合螺母的實施例示意圖。
本機構的特征是在絲杠的后端有一可調的定位裝置47，或在拖板后面加一擋鐵，每次進給前都需將拖板靠住定位裝置;絲母套與鋼球保持套用花鍵聯接，能軸向移動;絲母套開有螺旋狀空腔;絲杠可與鋼球保持套同時同向或反向旋轉，產生差速運動;所加工螺紋不亂扣時鋼球保持套被固定，不轉動;也可將絲杠固定，只利用鋼球保持套和絲母套轉動，推動鋼球沿絲杠螺旋槽運動;使主軸得到整轉數，達到不亂扣的目的。所以本機構不需使用亂扣盤，只需配上合適的掛輪。
本機構的結構是這樣的鋼球保持套的孔中放有鋼球，套裝在絲杠上，有凸肩的一端有齒輪32，另一端用鎖緊螺母固定在拖板箱體34、49的軸承33上。絲母套3套裝在鋼球保持套一端的花鍵軸上(圖七A-A剖面圖)，使其能軸向位移，左右有定位裝置37、35。絲母套上開有螺旋狀空腔，其螺旋導程和鋼球保持套上孔的排列導程與絲杠1的導程和旋向相同。停進導向銷38用導向螺釘40定位在拖板箱體39上，能軸向移動。停進擋套42套裝在絲杠上或裝在車床床身上。齒輪44在筋板的套中旋轉，并與光杠46用導向鍵保持軸向移動，光杠旋轉時，齒輪44通過介輪43把動力傳給齒輪32，帶動鋼球保持套轉動。介輪43能夠方便的拆下，拆下后有一定位裝置將齒輪32固定住，使其不能轉動(圖中未畫出)。齒輪32與鋼球保持套用花鍵聯接。絲杠端有一定位裝置，可將絲杠固定(圖中未畫出)。拖板后面有一定位裝置47，能將拖板擋住，調好位置后固定，使拖板不能再后退。
本機構的工作原理是這樣的當用車床加工螺紋時，如遇亂扣螺紋，可選與加工螺紋相近似的不亂扣螺距數，如絲杠1的螺距是12mm零件的螺距要求1.25mm，如用常規方法加工，亂扣數是5，需使用亂扣盤，現只需選擇不亂扣的螺距1.5mm或1mm的掛輪，這與零件要求相差0.25mm，我們采用旋轉鋼球保持套與絲杠產生差速的方法來解決，其差速值為主軸每旋轉一圈±0.25mm，使加工出的螺紋螺距保持1.25mm。
又如，所加工螺紋螺距為8mm，亂扣數是2，現選擇6mm的螺距掛輪，與零件相差2mm，我們采用旋轉鋼球保持套的方法來解決，旋轉方向與絲杠相反，即使絲杠推動拖板進給6mm，同時鋼球保持套推動拖板進給2mm，使零件的螺距為8mm，符合圖紙要求。
我們還可以將絲杠1固定，進給動作由光杠通過齒輪帶動鋼球保持套旋轉來完成。如加工零件螺距5.5mm，亂扣數是11，需使用亂扣盤，現將絲杠固定，合理選擇鋼球保持套的轉速，使主軸每轉一圈，鋼球保持套旋轉5.5/12圈，即進給5.5mm，使零件符合要求。
如上所述，只能達到零件螺距符合要求，但要不亂扣，還需調整固定定位裝置47，具體操作如下，在進給第一刀前，將拖板搖至工作位置，既零件前端合適的距離，將定位裝置47頂住拖板后端固定住(圖七中位置是頂住鋼球保持套端面)，其作用是使本機具有記憶功能，既每次進給都由此位置開始，使其忘掉絲杠螺距，只記住由此位置開始的差速螺距，又因差速效果使主軸得到整轉數，所以，可達到不亂扣的目的。但在加工零件螺距超過絲杠1的螺距時，因絲杠和鋼球保持套的旋轉有一次以上的交叉，而使主軸旋轉不能得到整轉數，所以仍有亂扣，如零件螺距24mm，主軸轉一圈，絲杠或鋼球保持套轉二圈(或各轉一圈)，有二次交叉，亂扣數是2，因本機構只有絲杠螺距之內的小螺距記憶功能，所以加工大螺距時要注意加工方法，可打反車退刀。在整個加工過程中，所掛齒輪不能脫開，也不得中途合閘進給，必順將拖板靠住定位裝置47后，再合閘進給，否則本機構沒有記憶功能，必順重新對刀。
具體運動是這樣的1.選擇加工零件相適的機床主軸轉速n1。2.選擇絲杠、光杠的掛輪方式，a、鋼球保持套固定，用于不亂扣螺紋加工，計算方法與常規一樣，但需拆下介輪43。b、絲杠固定，由光杠帶動齒輪驅動鋼球保持套旋轉，光杠轉速n=- (t2)/(t) × (a)/(a1) ×n1(1)c、絲杠與鋼球保持套同時旋轉的差速運動，先選擇不亂扣的與零件螺距相近似的螺距，再計算光杠的轉速n= (n1(t1-t2))/(t) × (a)/(a1) (2)
式(1)(2)中n-光杠46的轉速，轉/分;
n1-機床主軸的轉速，轉/分;
t-絲杠1的螺距;
t1-所選不亂扣的螺距;
t2-加工零件所要求的螺距;
a-光杠齒輪44的齒數;
a1-鋼球保持套上齒輪32的齒數。
其值為正值時，光杠46與絲杠同方向旋轉，負值時與絲杠反方向旋轉，(2)式應盡量采用正值，使兩者同方向旋轉。3.開動機床，將拖板靠住定位裝置47，按動手柄使撥叉36左移，推動絲母套3左移，把鋼球2壓進絲杠1的螺旋槽內，拖板開始進給。當車刀車至零件空刀槽時，停進導向銷38被停進擋套42擋住右移(定位擋套42提前調好位置，固定在絲杠上)，推動絲母套3右移，手柄自動抬起，使鋼球2從絲杠1的螺旋槽中滑出，拖板即停止進給。4.退刀，搖回大拖板靠在定位裝置47上，準備第二刀的加工，因本機構具有記憶功能，所以，按動手柄，使拔叉推動絲母套左移，待鋼球進入到絲杠的螺旋槽內，即開始第二次進給。
本機構也可作機床、專機的傳動和進給機構使用。
本發明應用于車床絲杠進給機構有以下優點1.加工小螺距螺紋不亂扣，不需使用亂扣盤，增加了機床功能。
2.能自動停止進給，這在車削芒孔內螺紋時有明顯的保護作用。
3.合牙精度好，不會產生傳統開合螺母合牙不到底的現象。
4.合牙速度快，在絲杠轉一轉之內即能合上，不受亂扣數限制。
5.強度高，絲母套是一個整圓，比傳統兩個半螺母受力好。
6.精度高，本螺旋運動副可使加工精度提高。
7.易實現自動控制，可用在自動車床或加工中心。
8.使用壽命長(優點同臺鉗)。
9.保持了傳統絲杠傳動的全部功能，如打反車退刀等。
權利要求
1.一種能快速開合的螺旋傳動機構，由絲杠1、鋼球2等組成，其特征是一端有凸肩的鋼球保持套4套裝在絲杠1與絲母套3之間；絲母套3的內圓面上開有槽狀空腔；鋼球保持套4上的孔排列成螺旋狀，孔中放鋼球2，其導程和旋向與絲杠1的導程和旋向相同；絲杠1、絲母套3、鋼球保持套4可分別作為固定件。
2.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是絲母套3的內圓面上的空腔是軸向直槽、螺旋狀槽。或是兩種槽的合成，螺旋狀槽的螺旋導程和旋向與絲杠1相同，軸向直槽空腔呈放射狀分布，其中一個空腔為鍵槽形，鍵槽中放有板狀防鎖片11、彈簧片12、導向銷三者的結合件。
3.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是鋼球保持套4上的孔的排列為螺旋狀，其導程和旋向與絲杠1相同，孔的直徑與鋼球2相同，當絲母套3的內圓面上的空腔呈放射狀分布時，鋼球保持套4上孔的徑向分布與絲母套3的空腔對稱，鋼球保持套4的一端有凸肩。
4.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是絲母套3的內圓面上的槽狀空腔其深度小于鋼球2的直徑，空腔的一邊是斜面或曲面。
5.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是當絲母套3為固定件時，在鋼球保持套4有凸肩的一端有摩擦片7與絲杠1的外圓面接觸，定位螺釘8在凸肩的凹槽內，在絲母套的中間部位有一活銷9。
6.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是當鋼球保持套4為固定件時，絲母套3的內圓面開有直槽和螺旋狀槽的空腔，停進導向銷21與絲母套3的一端面接觸。
7.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是當本機構應用于車床絲杠螺旋傳動時，鋼球保持套4的一端固定有齒輪32，通過介輪43與套在光杠46上的齒輪44相嚙合，介輪43拆下后有一定位裝置將齒輪32固定;絲母套3與鋼球保持套4用花鍵或活鍵聯接，端面與停進導向銷38相觸;絲母套的內圓面上開有螺旋槽狀空腔，兩側有定位裝置37、35。
8.如權利要求1所述的螺旋傳動機構，其特征是當本機構應用于車床螺旋傳動時，拖板前后有定位裝置41、47套在絲杠1上，可軸向移動，套上有緊定螺釘，可將套固定在絲杠上。
9.如權利要求1、8所述的螺旋傳動機構，其特征是拖板前后的定位裝置47、41改變其形狀后，也可以固定在機床床身上。
全文摘要
一種能快速開合的鋼球螺旋傳動裝置，以鋼球作為開合媒介，在絲母套與絲杠之間有一鋼球保持套，套上有排列成螺旋狀的孔，孔內放有鋼球。其絲母套，絲杠，鋼球保持套三者之間可任意固定其一件，可用在不同場合的快速開合螺旋傳動。應用于車床開合螺母機構，具有自動停進、不亂扣的獨特功能。應用于臺虎鉗、機用平口鉗、機床尾座的快速開合螺旋傳動，具有快速進退功能，同時又保持了傳統螺旋傳動慢進退功能。應用于機床進給，可自動停進，易實現自動控制。
文檔編號F16H25/22GK1050254SQ90106600
公開日1991年3月27日 申請日期1990年7月24日 優先權日1990年7月24日
發明者王俊卿, 趙玉蘭 申請人:王俊卿, 趙玉蘭