【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺旋传动，特别是一种滚珠蜗杆齿条副。
技术介绍
1、数控机床是机械制造业的基石，是机械设备的加工“母机”，其重要性越来越受到重视。进给系统实现数控机床x、y、z轴的伺服运动，是数控机床的核心功能部件。
2、目前，应用最为广泛的进给系统机构由滚珠丝杠副实现，其利用设置在丝杠与螺母之间的滚珠的滚动实现传动。然而对于大型数控机床，进给运动的行程较大，滚珠丝杠却往往不适用，这是由于滚珠丝杠副的丝杠为细长轴，当进给行程较大时，细长的丝杠易产生颤振，导致进给系统的临界转速和承载能力都受到挑战。在大行程进给系统中，更多采用齿轮齿条传动，然而齿轮齿条传动的啮合齿数较少，且由于结构特点，啮合齿数无法增加，导致其承载能力有限。对于大型且重载数控机床，也有部分采用静压蜗杆齿条副实现进给运动，而静压蜗杆齿条副结构复杂，且需要一套单独的静压供油系统，使用维护复杂。
3、因此，研发新型进给运动机构，提高承载能力的同时，避免传统滚珠丝杠副的大行程颤振问题，对于大型数控机床的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是避免传统滚珠丝杠副的大行程颤振问题，设计了一种滚珠蜗杆齿条副，实现大行程、大承载能力进给运动。
2、实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种滚珠蜗杆齿条副，包括齿条、轴承座、平动基体、反相器、蜗杆、滚珠、垫片、轴承和轴承端盖；其中，蜗杆的外圆柱面上设置有第二螺旋滚道，齿条上表面上设置有凹圆弧，凹圆弧与蜗杆的外圆柱面相对，凹圆弧上设置有与第
3、所述反相器呈u型，两端分别与滚珠的滚动轨道相切，以提高滚珠进出第一螺旋滚道的开始端和结束端的柔顺性；反相器端部设置成圆弧状，进一步的保证了滚珠运动的平稳性；蜗杆的螺旋滚道和齿条的螺旋滚道相对应设置、光滑过渡，保证了滚珠在滚动轨道内平稳的运动。
4、所述蜗杆一端设置有传动轴，另一端设置有轴承支撑端；传动轴和轴承支撑端设置了一对轴承，其用于实现蜗杆的轴向和径向支撑，将蜗杆受到的轴向和径向载荷传递给齿条；轴承座上半部分呈扇形，上面设置多个柱形沉头孔，用来实现与平动基体的连接；轴承座内圈设置有多个沿圆周方向均布的第二螺纹通孔，用来实现和轴承端盖的连接；轴承端盖用来实现轴承的轴向定位；垫片和轴承内圈相接触，用来实现轴承内圈的受力。
5、所述齿条的两侧设置有齿条安装面,安装面上进一步设置有多个第一螺纹孔，用于将齿条安装于基座；在大行程进给场合，可以将多段齿条进行轴向拼接，以增加进给行程，实现大行程进给运动。
6、所述平动基体和轴承座的底部与齿条之间并不直接接触，避免运动时平动基体和轴承座与齿条之间产生摩擦，提高了工作时的稳定性。
7、所述的滚珠蜗杆齿条副工作时，通过齿轮或同步带传动将电机的转动传递到蜗杆的传动轴，带动蜗杆转动，带动配合区域多个滚珠在第一螺旋滚道与第二螺旋滚道构成的滚动轨道内滚道，当滚珠滚动到第一螺旋滚道的结束端时，进入反相器，通过反相器引回到第一螺旋滚道，实现配合区域内滚珠的循环往复滚动；蜗杆转动的同时，通过螺旋配合，实现在齿条上的水平运动；平动基体在蜗杆的水平运动的带动下，进一步带动工作台等运动主体沿轴向完成进给运动。
8、利用本专利技术的技术方案制作的一种滚珠蜗杆齿条副，其有益效果是：(1)由于传统齿轮齿条传动，啮合齿数较少，且由于结构特点，啮合齿数无法增加，导致其承载能力有限；本专利技术的滚珠蜗杆齿条副啮合点数量由单圈滚珠的数量及蜗杆齿条的啮合齿数和啮合包角决定，啮合点数量显著增多，承载能力显著提高；而且通过调整蜗杆齿条的啮合齿数和啮合包角可以调控啮合点数量。(2)传统的滚珠丝杠副结构，由于丝杠为细长轴，当进给行程较大时，细长的丝杠易产生颤振，进给系统的临界转速和压杆稳定性都受到挑战；本专利技术的滚珠蜗杆齿条副，通过齿条的拼接，可以实现大行程进给，并且齿条与基座固定在一起，没有颤振现象，提高了大行程下临界转速和承载能力。(3)传统静压蜗杆齿条副结构非常复杂，并且需要一套单独的静压供油系统，使用维护复杂；本专利技术的滚珠蜗杆齿条副不需要单独的静压供油系统，后期维护简单。(4)通过在蜗杆齿条的配合面加入多个滚珠，实现了滚动摩擦，摩擦系数小，磨损少，使用寿命长。
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1.一种滚珠蜗杆齿条副，其特征在于，包括齿条(1)、轴承座(2)、平动基体(3)、反相器(4)、蜗杆(5)、滚珠(6)、垫片(7)、轴承(8)和轴承端盖(9)；其中，蜗杆(5)的外圆柱面上设置有第二螺旋滚道(501)，齿条1上表面上设置有凹圆弧(102)，凹圆弧(102)与蜗杆(5)的外圆柱面相对，凹圆弧(102)上设置有与第二螺旋滚道(501)螺距相同且位置相对应的第一螺旋滚道(101)；由于凹圆弧(102)不构成完整的圆弧，第一螺旋滚道(101)被断开成多段状，第二螺旋滚道(501)与第一螺旋滚道(101)相配合形成滚珠的滚动轨道；在齿条(1)与蜗杆(5)的啮合区域，滚动轨道内设置有多个滚珠(6)，蜗杆(5)通过两端的轴承(8)安装于平动基体(3)内；平动基体(3)上设置有多个反相器(4)，反相器(4)连接位于齿条(1)与蜗杆(5)配合区域的每段第一螺旋滚道(101)的开始端(104)和结束端(105)；使得滚珠(6)在滚动过程中，当滚动到结束端(105)时能够通过反相器返回到开始端(104)，形成闭环的滚动轨迹，在配合区域的第一螺旋滚道(101)内循环往复的滚动。
<...【技术特征摘要】
1.一种滚珠蜗杆齿条副，其特征在于，包括齿条(1)、轴承座(2)、平动基体(3)、反相器(4)、蜗杆(5)、滚珠(6)、垫片(7)、轴承(8)和轴承端盖(9)；其中，蜗杆(5)的外圆柱面上设置有第二螺旋滚道(501)，齿条1上表面上设置有凹圆弧(102)，凹圆弧(102)与蜗杆(5)的外圆柱面相对，凹圆弧(102)上设置有与第二螺旋滚道(501)螺距相同且位置相对应的第一螺旋滚道(101)；由于凹圆弧(102)不构成完整的圆弧，第一螺旋滚道(101)被断开成多段状，第二螺旋滚道(501)与第一螺旋滚道(101)相配合形成滚珠的滚动轨道；在齿条(1)与蜗杆(5)的啮合区域，滚动轨道内设置有多个滚珠(6)，蜗杆(5)通过两端的轴承(8)安装于平动基体(3)内；平动基体(3)上设置有多个反相器(4)，反相器(4)连接位于齿条(1)与蜗杆(5)配合区域的每段第一螺旋滚道(101)的开始端(104)和结束端(105)；使得滚珠(6)在滚动过程中，当滚动到结束端(105)时能够通过反相器返回到开始端(104)，形成闭环的滚动轨迹，在配合区域的第一螺旋滚道(101)内循环往复的滚动。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠蜗杆齿条副，其特征在于，所述反相器(4)呈u型，两端分别与滚珠(6)的滚动轨道相切，以提高滚珠(6)进出第一螺旋滚道(101)的开始端(104)和结束端(105)的柔顺性；反相器端部(401)设置成圆弧状，进一步的保证了滚珠(6)运动的平稳性；蜗杆(5)的螺旋滚道和齿条(1)的螺旋滚道相对应设置、光滑过渡，保证了滚珠(6)在滚动轨道内平稳的运动。
3.根据权利要求1所述的一种滚珠蜗杆齿条副，其特征在于，所述蜗杆(5)一端设置有传动轴(502)，另一端设置有轴承支撑端(503)；传动轴(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：武路鹏，张永涛，祁政，李琢凡，王伟邵奇，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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