一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副制造技术

本实用新型专利技术公开了一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；所述的丝杠穿过所述的环状超磁致伸缩致动器，在环状超磁致伸缩致动器的一侧安装与丝杠配合的左螺母，另一侧安装有与丝杠配合的右螺母，所述的左螺母通过左平键与左预紧连接盘相连接，左预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上，所述的力传感器安装在环状超磁致伸缩致动器与左螺母之间；所述的右螺母通过右平键与右预紧连接盘相连，所述的右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。

A combined double nut ball screw pair with adjustable pretightening force

The utility model discloses a combined adjustable preload double nut ball screw, is composed of a screw, Zuo Luomu, Zuo Pingjian, left the pretightening force sensor, annular connecting disc, magnetostrictive actuator and right pretension connecting plate, the right key and the right flat nut; the screw ring through the magnetostrictive actuator, on the left side of the nut ring of giant magnetostrictive actuator and screw with the installation, the other side is provided with a right screw with the nut and the nut is connected to the left through the left and left Pingjian preload connecting plates, left preload disc is arranged on the connecting ring of giant magnetostrictive the actuator, the force sensor is installed between the magnetostrictive actuator and the nut on the left ring; right by the nut through the right key and the right connecting plate connected with the preload, right - the tight connection disc is arranged in the ring On giant magnetostrictive actuator.

【技术实现步骤摘要】
一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副
本技术涉及一种预紧力可以手动和自动调控的组合式双螺母滚珠丝杠副，属于数控机床的功能部件领域，涉及滚动功能部件的双螺母滚珠丝杠副。
技术介绍
装备制造业的强弱直接反映了一个国家的国民经济和国防建设发展水平，而数控机床是装备制造业发展的基础，功能部件作为数控机床三大构成部分之一，其性能是影响机床总体性能和精度的重要因素。滚珠丝杠副作为重要的功能部件具有摩擦小、传动效率高、传动精度及刚度高等优点，被广泛用于数控机床、加工中心进给系统。然而，从中国质量协会发起的数控机床用户满意度调查情况可看出，滚珠丝杠工作过程中预紧力和间隙变化是引起数控机床精度保持性差的主要原因之一。滚珠丝杠副的预紧力是影响其摩擦力矩及波动量的主要因素，决定了其动态操作性能及使用寿命，对螺母施加预紧力，可以消除由制造误差和装配原因引起的轴向间隙，提高滚珠丝杠副的轴向刚度和定位精度。然而，预紧力过大会增大驱动力矩，加剧滚珠与丝杠之间的疲劳磨损，降低滚珠丝杠副传动效率，增加温升，缩短工作寿命。研究显示双螺母预紧法具有更高的定位能力和更好的运动平稳性，其轴向接触刚度优于单螺母预紧结构。传统的双螺母预紧方式主要有垫片式、螺纹式、齿差式及弹簧式四种，垫片式预紧通常采用在滚珠丝杠副的两个螺母之间加垫片，调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧力的目的，此预紧结构简单，刚性高，预紧可靠且不易松弛，在进给系统中常被采用。但丝杠副预紧力一般在生产厂家预先设定，加工过程中不能自动调整，长时间的工作磨损引起预紧力大小的变化，从而降低传动精度。而预紧力的调整维护需人工实现，这将耗费大量的人力物力。中国专利文献CN203656087U公开的《预紧力可精确调整的双螺母滚珠丝杠副》和CN105965307A公开的《双螺母滚珠丝杠副预紧力调节预测量装置及直线进给系统》可以自动检测预紧力的变化实现滚珠丝杠副预紧力的精确调整，但不能实现自动实时调整。CN106017915A公开的《一种精确预紧和加载的滚珠丝杠副精度保持性试验装置》采用压力传感器检测两螺母之间的预紧力，并通过压电陶瓷致动器的伸缩量来精确控制丝杠螺母预紧力的大小实现预紧力的自动补偿，但压电陶瓷致动器输出的应变和力相对较小，且其工作电压较高。CN1045253A公开的《一种双螺母滚珠丝杠副自动预紧装置》采用力传感器和超磁致伸缩筒体实现双螺母滚珠丝杠副预紧力的自动调控，但结构设计侧重于原理，预紧螺栓难以施加均匀的初始预紧力，气动散热效果不佳，滚珠丝杠副未考虑与实际工作台之间的安装。
技术实现思路
针对上述不足，本技术提供了一种能够对预紧力进行实时检测，实现预紧力手动和自动精确调整的组合式双螺母滚珠丝杠副。该装置便于与工作台安装，使用灵活，实现了双螺母间扭矩传递，能够保证预紧力沿螺母周向均匀分布，预紧力调整范围大且可根据外部负载变化或磨损情况实时调整。本技术是通过以下技术方案实现的：一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；所述的丝杠穿过所述的环状超磁致伸缩致动器，在环状超磁致伸缩致动器的一侧安装与丝杠配合的左螺母，另一侧安装有与丝杠配合的右螺母，所述的左螺母通过左平键与左预紧连接盘相连接，左预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上，所述的力传感器安装在环状超磁致伸缩致动器与左螺母之间；所述的右螺母通过右平键与右预紧连接盘相连，所述的右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。进一步的，所述左螺母，包括法兰和安装在法兰上的凸缘；在所述的法兰圆周均匀分布有螺孔，便于滚珠丝杠副与工作台之间的安装；凸缘的圆周上对称分布两个键槽，所述的左平键安装在该键槽内。进一步的，所述的右螺母与左螺母的结构相同，在丝杠上对称安装。进一步的，所述左预紧连接盘，右预紧盘各自包括盘体，所述的盘体呈阶梯状带有凸缘，内有筒状空腔；在所述的盘体的凸缘上设有键槽，键槽在圆周上呈对称分布；所述的右平键设置在该键槽内；在所述的盘体上设有弧形螺孔，弧形螺孔的作用是用于与环状超磁致伸缩致动器相连；进一步的，所述的弧形螺孔的角度为30°，在盘体大圆盘面上呈周向120°分布；进一步的，在位于盘体筒状空腔的筒壁上设有圆孔。进一步的，所述的右预紧连接盘除了没有盘体筒状空腔筒壁上的圆孔，与左预紧连接盘其它部分结构相同。进一步的，所述力传感器，包括筒体和应变片，筒体为一中间带有凹槽的圆筒，应变片均匀的贴在筒体凹糟的外壁上，应变片的导线从左预紧连接盘的圆孔内穿出。进一步的，所述环状超磁致伸缩致动器，包括底座、非导磁外壳、盘形磁轭、永磁环、筒形磁轭、线圈骨架、激励线圈、环状超磁致伸缩材料、输出杆、碟形弹簧、预紧螺栓、端盖和软铁；所述的底座的一侧设有长套筒，另一侧设有短套筒；环状超磁致伸缩材料套装在底座的长套筒上；在环状超磁致伸缩材料的两端各设有一个永磁环；所述的线圈骨架套装在环状超磁致伸缩材料与永磁环的外圈，激励线圈缠绕在线圈骨架上，呈哑铃状缠绕以便于增大油冷散热的面积；盘形磁轭套在永磁环上，筒形磁轭位于激励线圈的外圈，安装在两个盘形磁轭之间，环状超磁致伸缩材料、永磁环、盘形磁轭与筒形磁轭形成闭合的磁路；在位于端盖侧的盘形磁轭的一侧安装有软铁；所述的输出杆套装在所述的长套筒上，输出杆穿过软铁与永磁环端部相接，套在底座的长套筒上；碟形弹簧套在输出杆上，一端压在输出杆的盘形凸起上，另一端装有预紧螺栓，预紧螺栓安装在端盖上，输出杆、碟形弹簧与预紧螺栓组合形成环状超磁致伸缩致动器的预压装置；非导磁外壳通过紧固螺钉安装在底座与端盖之间，连接装置将底座、端盖、非导磁外壳连接成一体。以便保护内部结构；底座和端盖上周向呈120°分布有螺孔，以便圆头螺钉将左预紧连接盘和右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副的安装方法，如下：先将左螺母安装到丝杠上，再将左预紧连接盘的键槽与左螺母的键槽对正，装入上下左平键并固定；将力传感器、环状超磁致伸缩致动器依次穿入丝杠，旋转环状超磁致伸缩致动器，调整其底座的螺孔与左预紧连接盘的弧形螺孔到合适的位置，并通过圆头螺钉将左预紧连接盘与环状超磁致伸缩致动器连接；再将右预紧连接盘穿入丝杠，旋入右螺母，同时观察力传感器采集的输出力信号，当输出力达到初始预紧要求时，停止右旋转螺母，调整右预紧连接盘的位置，使右螺母的键槽与右预紧连接盘的键槽对正，安装右平键，通过圆头螺钉将右预紧连接盘固定到环状超磁致伸缩致动器上，完成初始预紧力的手动设定；工作过程中，若因负载发生变化或疲劳磨损需改变双螺母滚珠丝杠副的预紧力时，力传感器、外部数据采集系统、数控电流源以及环状超磁致伸缩致动器组成闭环控制系统，通过实时控制环状超磁致伸缩致动器激励线圈内部电流大小改变预紧力，实现预紧力的自动精确在线调整。本技术的有益之处是：(1)装置的设计考虑了实际工作情况，结构简单，安装方便，可行性强。左螺母与右螺母的法兰分布有螺孔便于工作台的安装，左螺母、右螺母与环状超磁致伸缩致动器之间通过平键与预紧连接盘连接容易实现扭矩传递。(2)双螺母滚珠丝杠副的预紧力可实现手动和自动精确调整，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；所述的丝杠穿过所述的环状超磁致伸缩致动器，在环状超磁致伸缩致动器的一侧安装与丝杠配合的左螺母，另一侧安装有与丝杠配合的右螺母，所述的左螺母通过左平键与左预紧连接盘相连接，左预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上，所述的力传感器安装在环状超磁致伸缩致动器与左螺母之间；所述的右螺母通过右平键与右预紧连接盘相连，所述的右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。

【技术特征摘要】
1.一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；所述的丝杠穿过所述的环状超磁致伸缩致动器，在环状超磁致伸缩致动器的一侧安装与丝杠配合的左螺母，另一侧安装有与丝杠配合的右螺母，所述的左螺母通过左平键与左预紧连接盘相连接，左预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上，所述的力传感器安装在环状超磁致伸缩致动器与左螺母之间；所述的右螺母通过右平键与右预紧连接盘相连，所述的右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。2.如权利要求1所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：所述左螺母，包括法兰和安装在法兰上的凸缘；在所述的法兰圆周均匀分布有螺孔，便于滚珠丝杠副与工作台之间的安装；凸缘的圆周上对称分布两个键槽，所述的左平键安装在该键槽内。3.如权利要求2所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：所述的右螺母与左螺母的结构相同，在丝杠上对称安装。4.如权利要求2所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：所述左预紧连接盘，右预紧盘各自包括盘体，所述的盘体呈阶梯状带有凸缘，内有筒状空腔；在所述的盘体的凸缘上设有键槽，键槽在圆周上呈对称分布；所述的右平键设置在该键槽内；在所述的盘体上设有弧形螺孔。5.如权利要求4所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于：所述的弧形螺孔的角度为30°，在盘体大圆盘面上呈周向120°分布。6.如权利要求4所述的组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明星，鞠晓君，范文涛，宋现春，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东,37