一种梯度渗透多孔介质静压螺母制造技术

本发明专利技术公开了一种梯度渗透多孔介质静压螺母，包括丝杠和静压螺母；螺母内套筒采用具有一定渗透性的多孔介质材料制造，其中，梯形内螺纹的螺旋面部分采用具有较大渗透性的大孔多孔介质，梯形内螺纹的齿顶和齿底部分采用具有较小渗透性的小孔多孔介质；如此形成梯度渗透，实现更好的静压丝杠副静压支撑效果。螺母外套筒其内部开有与螺旋油腔相互配合的套筒螺纹，螺母内套筒与螺母外套筒通过螺纹配合后，形成静压螺母结构。本发明专利技术的梯度渗透多孔介质静压螺母，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。法伸进螺母内部进行静压油腔加工的难题。法伸进螺母内部进行静压油腔加工的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度渗透多孔介质静压螺母


[0001]本专利技术涉及静压螺旋传动
，特别是一种梯度渗透多孔介质静压螺母。

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的流体介质，使流体介质产生压力并将其输入到摩擦表面，将两摩擦表面由一层静压流体膜分开以支撑外部载荷。
[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。流体静压润滑技术摩擦系数小、使用寿命长、运动精度高、适应性和抗振性能好，更适用于高速、高精密系统。
[0004]传统的滚珠丝杠由于存在接触磨损、低速爬行等现象，已经不能满足高端数控机床的高速化、高精密化发展，其替代品主要是直线电机和静压丝杠副。在静压丝杠副中，丝杠螺母配合螺纹的两侧间隙中存在着高刚度的油膜，承载能力大、油膜刚度高、抗振性好、传动平稳，即使在极低的转速下也无爬行现，能实现无间隙的正、反向转动，定位精度高。
[0005]如今的静压螺母由于其良好的精度保持性、较低的摩擦系数、以及强大的承载能力，在一些精密仪器设备及低速重载机械系统中得到了广泛应用。然而，尽管静压螺母具有许多优点，其应用却不广泛。主要原因是静压螺母内的静压油腔位于螺母内螺纹的螺旋面上，而螺母内螺纹具有一定深度，因此成形车刀无法顺利进行进刀和退刀，五轴机床等的铣刀也无法顺利伸进螺母内部进行静压油腔的加工，导致静压螺旋油腔难以加工的技术难题。
[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。同时，静压螺母与丝杠配合时的对中性，影响了丝杠螺母配合面间螺旋油膜的厚度；如果丝杠螺母不对中，将使得螺母油膜厚度不均匀，使得静压丝杠副上产生附加径向载荷或翻转力矩，同时会影响静压丝杠副的承载能力和刚度。
[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，使得静压螺母的流体静压润滑结构易于实现，降低静压螺母的制造难度和成本，同时保证螺纹传动精度，对于静压丝杠副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梯度渗透多孔介质静压螺母，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，一种梯度渗透多孔介质静压螺母，包括丝杠和静压螺母；其中，静压螺母由螺母外套筒嵌套螺母内套筒构成，螺母内套筒呈圆柱状，其内部开有梯形内螺纹；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；螺母内套筒采用对润滑油或气体等流体介质具有一定渗透性的多孔介质材料制造，其中，梯形内螺纹的螺旋面部分采用具有较大渗透性的大孔多孔介质，梯形内螺纹的齿顶和齿底部分采用具有较小渗透性的小孔多孔介质；如此形成梯度渗透，实现静压丝杠副更好的静压支撑效果；螺母外套筒内部开有与螺旋油腔相互配合的套筒螺纹，螺母内套筒与螺母外套筒通过螺纹配合后，形成静压螺母结构。
[0011]所述梯度渗透多孔介质静压螺母在螺母内套筒和丝杠配合后，螺纹的两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。
[0012]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，使得第二流体入孔能够将流体介质通过套筒螺纹通向螺母内套筒螺旋面上的大孔多孔介质。
[0013]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。
[0014]所述梯度渗透多孔介质静压螺母在丝杠、螺母内套筒和螺母外套筒配合后，在其两端安装有密封圈，防止流体介质从静压螺母两端泄漏，从而保证静压丝杠副的正常运行。
[0015]所述梯度渗透多孔介质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螺母内套筒螺旋面上的大孔多孔介质，受到多孔介质产生的节流、阻尼和渗透作用，流体介质进而分别流到第一节流间隙和第二节流间隙，大孔多孔介质具有较大的流体渗透性，较小的流体阻力，流体流量大，使得丝杠螺母的螺旋面缝隙内形成较大的流体压力，起到主要支撑作用，主要承受轴向载荷；同时，流体介质会渗透到齿顶和齿底部位的小孔多孔介质，由齿顶和齿底进入静压螺母与丝杠的配合区域，小孔多孔介质具有较小的流体渗透性，较大的流体阻力，流体流量小，在齿顶齿底缝隙内形成一定的流体压力，起到调心作用，并能承受一定的径向载荷和翻转力矩。
[0016]利用本专利技术的技术方案制作的一种梯度渗透多孔介质静压螺母，其有益效果是：
(1)螺母内套筒采用对润滑油或气体等流体介质具有一定渗透性的多孔介质制造，不需要加工静压螺母内的位于螺纹内螺旋面上的静压油腔，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，同时也避免了专利技术专利CN105855813B中采用线切割方式加工静压螺母的静压油腔，对动刚度和阻尼的衰减；(2)螺母内套筒螺旋面处采用较大孔隙结构多孔介质，具有较大的流体渗透性，较小的流体阻力，流体流量大，而齿顶和齿底部采用较小孔隙结构多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度渗透多孔介质静压螺母，其特征在于，包括丝杠(1)和静压螺母(2)；其中，静压螺母(2)由螺母外套筒(22)嵌套螺母内套筒(21)构成，螺母内套筒(21)呈圆柱状，其内部开有梯形内螺纹(211)；螺母内套筒(21)外部开有与梯形内螺纹(211)齿顶位置相对应、螺距相同的螺旋腔室(212)；螺母内套筒(21)采用对润滑油或气体等流体介质具有一定渗透性的多孔介质材料制造，其中，梯形内螺纹(211)的螺旋面部分采用具有较大渗透性的大孔多孔介质(213)，梯形内螺纹(211)的齿顶和齿底部分采用具有较小渗透性的小孔多孔介质(214)；如此形成梯度渗透，实现静压丝杠副更好的静压支撑效果；螺母外套筒(22)内部开有与螺旋油腔(212)相互配合的套筒螺纹(221)，螺母内套筒(21)与螺母外套筒(22)通过螺纹配合后，形成静压螺母结构。2.根据权利要求1所述的一种梯度渗透多孔介质静压螺母，其特征在于，所述螺母内套筒(21)和丝杠(1)配合后，螺纹的两螺旋面间形成第一节流间隙(21
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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所述的一种梯度渗透多孔介质静压螺母，其特征在于，所述螺母外套筒(22)内部沿轴向设置有多个圆周方向均布的第一流体入孔(222)，第一流体入孔(222)与套筒螺纹(221)的螺旋面之间设置有多个径向的第二流体入孔(223)，使得第二流体入孔(223)能够将流体介质通过套筒螺纹(221)通向螺母内套筒(21)螺旋面上的大孔多孔介质(213)。4.根据权利要求1所...

【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：