一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，丝杆两侧均设有固定在床身上的直线导轨，丝杆螺母固定连接立柱滑板，立柱滑板上设置两个凹槽分别与和丝杆两侧直线导轨上的滑块连接；机床上还设有光栅尺测量装置，光栅尺的定尺通过第一固定块与床身固定连接，光栅尺的动尺通过第二固定块与立柱滑板固定连接，光栅尺的定尺和动尺均位于立柱滑板的下方且动尺位于定尺的下方。本方案设计的光栅尺定尺和动尺的位置位于滑块下方且动尺位于定尺下方，使加工过程中产生的灰尘碎屑等不易进入光栅尺中，对光栅尺的保护效果好，立柱滑板带动光栅尺动尺运动也更平稳，不易产生影响丝杆和光栅尺的振动和摩擦，不影响测量精度且可延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床
本技术属于机械加工设备
，具体涉及一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床。
技术介绍
在使用机床进行高精度的零件加工过程中需要精确测量工件的尺寸并控制给进量，但是常规的检测仪器很难精确测量出丝杆的导程精度，激光干涉仪虽然可以用于高精度的测量，但是其价格昂贵。光栅尺可以用于检测装置上，但是由于其直接安装在机床上测量的丝杆的给进量或用于定位时，可能会因为安装位置不佳或者因为机床上的加工碎屑容易进入光栅尺中导致测量结果不够精确或者光栅尺容易损坏。精密机械的使用中，机械在运行中的所产生的热胀冷缩对机械精度带来很多不良的影响。在解决机器运行的热量问题上有很多种办法，如材料的选取、液态冷却、空气冷却等。对于机床设备中的丝杆材料即使采用高稳定性的合金。但是效果还是不理想，因为丝杆是条状，而且在工作的过程中丝杆螺母围绕着丝杆上下的运动，所产生的热量能使丝杆温度达到50℃，丝杆整体伸长0.12mm，这样的伸长量大大的超出国标的规定，严重的影响了机床的精度。如果使用液态冷却，不仅成本很高而且还有一个致命的缺点，就是各种冷却液都有一定的腐蚀性，长期使用对精密零件的损耗从而影响精度。空气冷却成本虽然低，操作也很容易，但是空气冷却会导致大量的粉尘进入紧密零件内部，破坏精密零件的精度。机床上丝杆两端固定的安装方式虽然工艺复杂，但在适用于高速回转、高精度的情况。由于丝杆两端都是固定支承，当工作时，丝杆受热伸长，丝杆无法向两端伸长，则会出现丝杆拱起现象，从而使丝杆的导程出现误差，影响机床的定位精度。目前，精密机床大多会采用对丝杆进行预拉伸的方法，这种方法势必会提高轴承的载荷，需要更高规格轴承，从而提高了成本。而且，如果预拉伸过高，刚度和精度也随之提高，但是轴承的寿命将大大的降低；如果预拉伸低，刚度和精度的保持性就差。同时，预拉伸对装配工艺带来了很多麻烦。在机床的理论设计中对丝杆的预拉伸力、轴承的预紧力容易计算和采用，但在生产实践中，有多方面的因素影响到丝杆副、轴承的装配精度和要求。如丝杆副本身的制造精度、丝杆螺母的预紧程度、轴承座基体材质刚度、综合装配精度等等。丝杆预拉伸力的控制往往是建立在理论基础上，通过计算给出的相对模糊的理论值。由于丝杆、轴承等属于外购件，其固有刚度是无法改变的，所以要解决丝杆的预拉伸力、轴承的预紧力问题只有靠外力来提高丝杆刚性及轴承的游隙消除。由于丝杆组所施加的预紧力是按理论值施行，而加工制造和装配上存在微量差异，很难控制造成。丝杆副、轴承组的预拉伸力的大小，对机床寿命、制造质量影响很大，除轴承、丝杆加快失效外，还影响机床的正常工作。如轴承其轴向力过大会加速轴承磨损，降低机床寿命。机床开机后需热机，增加能耗，降低机床工作效率等不利因素。另外，振动还会使丝杆、轴承等局部发热，加快运动部件磨损，破坏机床原始几何精度，当其固有频率使其他部件产生共振时，就会产生噪音。这不但污染环境，而且严重时有损人体健康。大大降低机床设计寿命和制造质量，导致机床达不到设计要求。中国专利CN203092223U公开了一种丝杆预拉的机床，包括机床体，设于机床体内部的丝杆，在丝杆的主端依次通过普通精密轴承、轴承压盖、轴承垫圈和轴承垫圈外部的精密锁紧螺母进行锁紧固定，在丝杆的副端通过角接触精密轴承、轴承压盖、精密锁紧螺母锁紧固定。该技术通过对丝杠两端的锁紧，丝杆两端受力形成一个紧绷的固定组，丝杆会有一个向内的反向拉力，普通轴承端会产生往下的弹力补偿，而角接触轴承不会，所以当丝杆发热伸长后，普通轴承端的弹力补偿与丝杆伸长量相抵消，从而保证机床在正常加工的精度。该专利对于不同的工况，轴承的轴向预紧力和丝杆的预拉伸力很难达到平衡，并且还可能存在轴承的轴向和径向负荷不均可能会缩短轴承的寿命且影响丝杆精度的问题。中国专利CN202137625U公开了一种丝杆预拉伸装置，包括丝杆1、套于丝杆1上的轴承2和轴承3、支承座4、法兰5、锁紧螺母6和内隔套7，其中轴承2和轴承3背对背安装，所述轴承2和轴承3的外圈之间设置有轴承内隔套81，所述轴承2和轴承3的内圈之间设置有弹簧82，且所述轴承内隔套81和所述弹簧82之间设有长度差。本技术所揭示的丝杆预拉伸装置，其采用的弹簧82可以在一定的范围内自动调整丝杆、轴承之间的预紧力，并能够将轴承预紧力调整到最佳状态，避免轴承装配过紧而影响寿命，或轴承过松产生轴向窜动，时刻保持传动轴具有合适的刚性和弹性，很好的提高了轴承的寿命，有利于提高机密机床的精度保持性。同时，可以简化装配工艺，提高效率。该专利中的弹簧和轴承也可能存在受力不均的情况导致丝杆精度不高。中国专利CN203197647U公开了一种滚珠丝杆预拉伸结构，包括轴承座、丝杆、角接触球轴承组、轴承压盖、弹簧、隔圈和调节螺母；轴承座上开台阶状通孔；角接触球轴承组由一对角接触球轴承组成，角接触球轴承安装在台阶状通孔的大直径孔内，丝杆的端部设置轴肩，轴肩端部设置螺纹部，丝杆轴肩由角接触球轴承组支承在轴承座上，丝杆的轴肩螺纹部伸出轴承座外侧，丝杆的轴肩螺纹部螺纹连接调节螺母，在调节螺母与角接触球轴承组的内圈之间设置弹簧。通过调整螺母的位置来设定弹簧作用力的大小，从而达到轴承的轴向预紧力和丝杆的预拉伸力在不同的工况，其值能保持相对的平稳平衡。但是该专利中的也存在弹簧和轴承受力不均的情况可能导致丝杆精度不高以及弹簧和轴承寿命缩短。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本技术设计了一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，通过在立柱滑板和机床床身上分别固定连接光栅尺动尺和定尺，可以精确测量丝杆的导程和给进量。本技术提供以下技术方案：一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，包括工作台、床身基座、丝杆、丝杆螺母，丝杆两侧均设有固定在床身上的直线导轨，直线导轨上放置滑块，丝杆螺母固定连接立柱滑板，立柱滑板上设置两个凹槽分别与和丝杆两侧的滑块连接；机床上还设有光栅尺测量装置，光栅尺的定尺通过第一固定块和螺栓与床身固定连接，光栅尺的动尺通过第二固定块和螺栓与立柱滑板固定连接，光栅尺的定尺和动尺均位于立柱滑板的下方且动尺位于定尺的下方。本方案的立柱滑板通过与两侧的滑块连接，在两个直线导轨上滑动，可以保证在快速移动下更平稳，立柱滑板带动光栅尺动尺运动也更平稳，不易产生影响丝杆和光栅尺寿命和精度的振动和摩擦。本方案设计的光栅尺定尺和动尺的位置位于滑块下方且动尺位于定尺下方，使加工过程中产生的灰尘碎屑等不易进入光栅尺中，对光栅尺的保护效果好，不影响其测量精度且可延长其使用寿命。丝杆导程因受热产生变化时可以使用光栅尺精确测量出丝杆的给进量或者行程，可用于机床工件的精确定位和加工。优选地，丝杆前端和丝杆后段都设有轴承座，丝杆前端轴承座和丝杆尾部轴承座都通过多个均匀环绕丝杆的螺母固定在机床的床身基座上。本方案将轴承座通过多个均匀环绕丝杆的螺母固定在床身基座上，固定效果更好，丝杆两端固定的方式更适合需要高速运动下保持高精度的情况。优选地，丝杆前端和丝杆尾部的轴颈上均设置有径向轴承、平面轴承和轴承固定座；丝杆前端和丝杆尾部的轴颈外侧还设置螺纹段，螺纹段设置螺母压盖，螺母压盖上还设置带内六角螺钉；丝杆前端或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，包括工作台、床身基座、丝杆、丝杆螺母，其特征在于，丝杆两侧均设有固定在床身上的直线导轨，直线导轨上放置滑块，丝杆螺母固定连接立柱滑板，立柱滑板上设置两个凹槽分别与和丝杆两侧的滑块连接；机床上还设有光栅尺测量装置，光栅尺的定尺通过第一固定块和螺栓与床身固定连接，光栅尺的动尺通过第二固定块和螺栓与立柱滑板固定连接，光栅尺的定尺和动尺均位于立柱滑板的下方且动尺位于定尺的下方。

【技术特征摘要】
1.一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，包括工作台、床身基座、丝杆、丝杆螺母，其特征在于，丝杆两侧均设有固定在床身上的直线导轨，直线导轨上放置滑块，丝杆螺母固定连接立柱滑板，立柱滑板上设置两个凹槽分别与和丝杆两侧的滑块连接；机床上还设有光栅尺测量装置，光栅尺的定尺通过第一固定块和螺栓与床身固定连接，光栅尺的动尺通过第二固定块和螺栓与立柱滑板固定连接，光栅尺的定尺和动尺均位于立柱滑板的下方且动尺位于定尺的下方。2.根据权利要求1所述的一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，其特征在于，丝杆前端和丝杆后段都设有轴承座，丝杆前端轴承座和丝杆尾部轴承座都通过多个均匀环绕丝杆的螺母固定在机床的床身基座上。3.根据权利要求2所述的一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，其特征在于，丝杆前端和丝杆尾部的轴颈上均设置有径向轴承、平面轴承和轴承固定座；丝杆前端和丝杆尾部的轴颈外侧还设置螺纹段，螺纹段设置螺母压盖，螺母压盖上还设置带内六角螺钉；丝杆前端或/和丝杆尾部轴颈上的平面轴承和径向轴承之间还设有多组弹簧,多组弹簧绕丝杆的轴颈一周形成环形且相对丝杆中心对称。4.根据权利要求2所述的一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，其特征在于，丝杆尾部的轴颈从内侧到外侧依次设有相互抵紧的隔板、第一轴套和第一压板，隔板的内侧与丝杆尾部的轴肩抵紧，第一压板的外侧与螺母压盖抵紧；丝杆尾部轴承座的内侧和外侧分别设置第一环形固定件和第二环形固定件，第一环形固定件和第二环形固定件均通过螺栓与丝杆尾部轴承座固定连接；第一径向轴承安装在第一轴套外圈靠近隔板的位置且第一径向轴承的内侧与隔板之间存在间隙；第一环形固定件的内圈分别与隔板的外圈和第一径向轴承的外圈相抵；第二环形固定件内圈的内侧设有盖板；多组弹簧设置在丝杆尾部轴承座的内圈，弹簧的内侧和外侧分别与第一环形固定件的外侧和盖板的内侧相抵；第一压板的内侧设有径向的第一凸起，第一平面轴承的内圈安装在第一凸起上且第一平面轴承的外圈与第二环形固定件之间存在间隙，且第一平面轴承的内侧和外侧分别与盖板的外侧和第一压板的内侧抵紧。5.根据权利要求4所述的一种具有长行程丝杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱双林，卢玉成，
申请(专利权)人：武汉机床有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42