一种螺纹组合静压螺母及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种螺纹组合静压螺母及其制造方法，包括丝杠、螺母内套筒和螺母外套筒；静压螺母呈圆柱状，内部开有梯形内螺纹，每圈梯形内螺纹上开有多个沿圆周方向均布的扇形油腔；螺母内套筒外部开有螺旋腔室，螺母外套筒内部开有与螺旋腔室相配合的套筒螺纹，螺母内套筒和螺母外套筒配合后，橡胶密封圈将第一扇形油腔和第二扇形油腔完全隔开，保证第一扇形油腔和第二扇形油腔能够根据外部负载形成不同的压力，由两扇形油腔的压力差抵抗外部负载，实现静压承载；本发明专利技术的螺纹组合静压螺母，降低了制造成本，避免了传统静压螺母由于具有一定深度，五轴机床等的铣刀无法伸进螺母内部进行静压油腔加工的难题。进行静压油腔加工的难题。进行静压油腔加工的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种螺纹组合静压螺母及其制造方法


[0001]本专利技术涉及静压螺旋传动
，特别是一种螺纹组合静压螺母及其制造方法。

技术介绍

[0002]流体静压润滑是通过外部注入加压润滑液或气体，在润滑表面形成一层很薄的完整的润滑油膜或气膜，从而将两运动表面完全隔离开以达到减小摩擦效果的润滑技术。
[0003]流体静压润滑技术经过数十年的发展，已日益成熟，并有不少的研究成果通过实践证明了其不可比拟的优越性。流体静压润滑技术具有诸多其它润滑技术所不具备的优点，更适用于高速系统。
[0004]在数控机床中，最常用的进给方式是采用滚珠丝杠传动。由于其结构简单、工作稳定、传动平稳，滚珠丝杠在普通数控机床中受到更多的青睐。但是，随着高端数控机床向着高速化、高精密化方向发展，滚珠丝杠由于自身结构的原因，表现出一些固有的缺点，比如接触磨损、低速爬行等。具有竞争力的滚珠丝杠替代品主要有直线电机和静压螺母副。
[0005]静压螺母副包括相配合的丝杠和静压螺母，是利用螺纹传动原理将回转运动转换为直线运动的装置。静压螺母内螺纹齿面上设有油腔，油腔通过油孔与供油系统相连；用压力将润滑油送入油腔，在丝杠和静压螺母的齿面之间形成静压油膜，将相对运动的两金属表面完全隔开，具有高承载能力、高抗振性、低速无爬行，定位精度高的特点。然而，虽然静压螺母副具有诸多优点，其应用却并不广泛，只有部分应用在一些高精密机床、曲轴凸轮轴磨床上，主要原因是静压螺母的静压油腔位于静压螺母内螺纹的螺旋面上，加工困难。
[0006]静压螺母根据油腔形式的不同，分为连续油腔静压螺母和断续油腔静压螺母。其中，连续油腔静压螺母是在螺母螺纹的两侧螺旋面上，各开一条螺旋形的长槽(也就是静压油腔)，但是，在螺母螺纹的始、末段则有一圈不开油腔，以起到封油的作用，称为端部封油面；断续油腔静压螺母的每圈螺纹开有3到4对轴向对置的扇形静压油腔，扇形静压油腔之间互不连通，不但能够承受轴向载荷，还能承受径向载荷和翻转力矩。然而，由于螺母具有一定深度，五轴机床等的铣刀或砂轮无法顺利伸进螺母内部对扇形静压油腔进行铣削或磨削加工，导致了难加工的技术难题。
[0007]虽然应用3D打印技术可以直接打印出具有断续静压油腔的静压螺母，但是3D打印静压螺母的加工成本过高，并且螺纹的精度很难保证，静压螺母的材料受到3D打印机的限制。论文《一种容易制造的多油腔静压丝杠螺母》(出自《机床与液压》，1986年第4期)提出一种椭圆小孔油腔形式的静压螺母结构，在螺母上由外向内沿着径向钻孔，在螺纹螺旋面上形成椭圆小孔，采用多个椭圆小孔，替代静压油腔，这种方法只能模拟断续静压油腔静压丝杠的性能，损失了静压丝杠的承载能力和油膜刚度。在专利技术专利CN105855813B——《静压螺母断续圆弧油腔的加工方法》中，路长厚采用切割线的方式加工断续静压油腔：在静压螺母外圆相对位置上钻第一孔和第二孔，在第一孔和第二孔中穿切割线，依次切出所述静压螺母上的断续静压油腔一侧的轮廓线和宽度、以及另一侧的轮廓线和宽度；采用这种线切割
的方式，需要在静压螺母的各个断续静压油腔处，将整个静压螺母割穿，造成静压螺旋油腔的深度等于螺母壁的厚度，深度过大，损失了静压螺母的动刚度和阻尼。
[0008]可见，改进静压螺母的结构，使得静压螺母螺纹螺旋面上的断续静压油腔易于加工，降低静压螺母的制造难度和成本，同时保证螺纹传动精度，对于静压丝杠的推广应用及高端数控机床的高速化、高精密化发展具有重要意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种螺纹组合静压螺母及其制造方法，改进了静压螺母的流体静压润滑结构，使得静压螺母的流体静压润滑结构易于实现，降低了静压螺母的制造成本，避免了传统静压螺母由于具有一定深度，五轴机床等的铣刀无法顺利伸进螺母内部进行静压油腔加工的技术难题。
[0010]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种螺纹组合静压螺母，包括丝杠、螺母内套筒和螺母外套筒；其中，螺母内套筒呈圆柱状，其内部开有梯形内螺纹，每圈梯形内螺纹上开有多个沿圆周方向均布且包角范围为30
°
到75
°
的断续的扇形油腔，扇形油腔从梯形内螺纹内部轴向贯通两螺旋面，并使得扇形油腔的中心线恰好位于丝杠螺母螺纹配合区域的中间位置；螺母内套筒外部开有与梯形内螺纹齿顶位置相对应、螺距相同的螺旋腔室，使得螺旋腔室能够连通所有的扇形油腔。
[0011]所述螺母外套筒内部开有与螺旋油腔相互配合的套筒螺纹，套筒螺纹的齿顶开有螺旋密封槽，螺旋密封槽内部安装有橡胶密封圈，且橡胶密封圈和螺旋密封槽的间隙设计恰当，使得橡胶密封圈具有良好的密封作用和使用寿命。
[0012]所述螺母外套筒与螺母内套筒通过螺纹配合后，套筒螺纹将扇形油腔分割成呈轴向对置的第一扇形油腔和第二扇形油腔，并通过橡胶密封圈将第一扇形油腔和第二扇形油腔完全隔开，保证第一扇形油腔和第二扇形油腔能够根据外部负载形成不同的压力，由两扇形油腔的压力差抵抗外部负载，实现静压承载。
[0013]所述螺母内套筒和丝杠配合后，螺纹的螺旋面间形成第一节流间隙和第二节流间隙，实现了静压丝杠副的润滑。
[0014]所述螺母外套筒内部沿轴向设置有多个圆周方向均布的第一流体入孔，第一流体入孔与套筒螺纹的螺旋面之间设置有多个径向的第二流体入孔，第二流体入孔将润滑油通向第一扇形油腔和第二扇形油腔。
[0015]所述螺母外套筒的一端进一步设置有法兰，法兰上进一步设置有多个螺纹安装孔用于静压螺母与螺母座的安装。
[0016]所述螺纹组合静压螺母的流体介质既可以为润滑油等液体介质，也可以为气体介质。所述流体介质的流动路径为：由第一流体入孔通过多个第二流体入孔进入到第一扇形油腔和第二扇形油腔，进而分别流到第一节流间隙和第二节流间隙，实现静压支撑作用，再由螺纹齿顶和齿底的间隙流出静压螺母。
[0017]所述螺纹组合静压螺母承受外部载荷时，导致第一节流间隙和第二节流间隙一个减小，另一个增大。以第一节流间隙减小，第二节流间隙增大为例，第一节流间隙减小，导致第一节流间隙的流阻增大，进而导致第一扇形油腔内有压力增大；第二节流间隙增大，导致第二节流间隙的流阻减小，进而导致第二扇形油腔内有压力减小，第一扇形油腔与第二扇
形油腔之间的压力差抵抗外部负载，实现静压承载。
[0018]本专利技术的螺纹组合静压螺母的制造方法包括以下步骤：
[0019]步骤1：采用圆柱体棒料，加工圆柱体的外圆柱面，并粗加工
‑
半精加工
‑
精加工出螺母内套筒的梯形内螺纹；
[0020]步骤2：采用线切割、深孔钻或铣削等方式，从头至尾轴向打穿整个梯形内螺纹，加工出多个沿圆周方向均布且包角范围为30
°
到75
°
的扇形油腔；
[0021]步骤3：采用成型车削、铣削或磨削等方式在螺母内套筒外部加工出螺旋腔室，并使得螺旋腔室能够与所有的扇形油腔连通；
[0022]步骤4：加工螺母外套筒，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，包括丝杠(1)、螺母内套筒(2)和螺母外套筒(3)；其中，螺母内套筒(2)呈圆柱状，其内部开有梯形内螺纹(21)，每圈梯形内螺纹(21)上开有多个沿圆周方向均布且包角范围为30
°
到75
°
的断续的扇形油腔(22)，扇形油腔(22)从梯形内螺纹(21)内部轴向贯通两螺旋面，并使得扇形油腔(22)的中心线恰好位于丝杠螺母螺纹配合区域的中间位置；螺母内套筒(2)外部开有与梯形内螺纹(21)齿顶位置相对应、螺距相同的螺旋腔室(23)，使得螺旋腔室(23)能够连通所有的扇形油腔(22)；螺母外套筒(3)的内部开有与螺旋油腔(23)相互配合的套筒螺纹(31)，套筒螺纹(31)的齿顶开有螺旋密封槽(32)，螺旋密封槽(32)内部安装有橡胶密封圈(37)；螺母外套筒(3)与螺母内套筒(2)通过螺纹配合后，套筒螺纹(31)将扇形油腔(22)分割成呈轴向对置的第一扇形油腔(22
‑
1)和第二扇形油腔(22
‑
2)，并通过橡胶密封圈(37)将第一扇形油腔(22
‑
1)和第二扇形油腔(22
‑
2)完全隔开，保证第一扇形油腔(22
‑
1)和第二扇形油腔(22
‑
2)能够根据外部负载形成不同的压力，由两扇形油腔的压力差抵抗外部负载，实现静压承载。2.根据权利要求1所述的一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，所述螺母内套筒(2)和丝杠(1)配合后，螺纹的螺旋面间形成第一节流间隙(21
‑
1)和第二节流间隙(21
‑
2)，实现了静压丝杠副的润滑。3.根据权利要求1所述的一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，所述螺母外套筒(3)内部沿轴向设置有多个圆周方向均布的第一流体入孔(33)，第一流体入孔(33)与套筒螺纹(31)的螺旋面之间设置有多个径向的第二流体入孔(34)，第二流体入孔(34)将润滑油通向第一扇形油腔(22
‑
1)和第二扇形油腔(22
‑
2)。4.根据权利要求1所述的一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，所述螺母外套筒(3)的一端进一步设置有法兰(35)，法兰(35)上进一步设置有多个螺纹安装孔(36)用于静压螺母与螺母座的安装。5.根据权利要求1所述的一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，螺纹组合静压螺母的流体介质既可以为润滑油等液体介质，也可以为气体介质。6.根据权利要求3所述的一种螺纹组合静压螺母，其特征在于，流体介质由所述第一流体入孔(33)通过多个所述第二流体入孔(34)进入到第一扇形油腔(22
‑
1)和第二扇形油腔(22
‑
2)，进而分别流到第一节流间隙(21
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘代明，张永涛，王伟邵奇，张鹤继，卢德钊，潘煜昊，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：