一种行星滚柱丝杠总成的制作方法

本发明涉及机械传动，具体涉及一种行星滚柱丝杠总成，尤其适用于高负载、高精度、长寿命的直线传动场合。

背景技术：

1、行星滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的传动装置，其基本结构包括丝杆、螺母和位于两者之间的多个滚柱。与滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠具有承载能力大、传动刚度高、使用寿命长等显著优势，因而在航空航天、精密机床、机器人、注塑机等高端装备领域得到广泛应用。

2、现有技术中的行星滚柱丝杠主要分为标准式、循环式、反式、差动式、微分式，以下对标准式（差动式）和循环式两大类讲解。

3、标准式行星滚柱丝杠中，滚柱通常设置有螺纹，滚柱两端还设置有齿轮结构，用以与螺母内壁的齿圈啮合，以约束滚柱的轴向位置和相位关系。这种结构的缺陷在于：滚柱加工难度大（需要加工螺纹和齿轮），装配精度要求高；更为关键的是，由于丝杆多头螺纹与各滚柱螺纹之间存在复杂的相位匹配关系，往往需要配置多种不同型号的滚柱（例如螺纹旋向不同或起始相位不同），才能实现所有滚柱的正常啮合运转，这极大地增加了制造成本和库存管理难度。

4、循环式行星滚柱丝杠则在螺母内壁设置循环槽，滚柱在到达螺母端部后通过循环槽返回起始端，从而实现连续传动。但循环式结构存在如下不足：螺母加工复杂，循环槽的加工精度和表面质量难以保证；滚柱在进出循环槽时会产生冲击和噪声，影响传动平稳性和使用寿命；此外，循环式丝杠的承载能力和刚性相对较低。

5、针对上述现有技术的不足，亟需提供一种结构更简单、加工更容易、滚柱型号统一且装配方便的行星滚柱丝杠总成。

技术实现思路

1、本发明针对现有行星滚柱丝杠存在的滚柱型号多、加工难度大、结构复杂等问题，提供一种新型行星滚柱丝杠总成，其核心创新点在于：通过使各滚柱的周向布置位置与丝杆各螺纹头的相位位置相匹配，使得所有滚柱在与丝杆啮合时处于相同的螺纹相位，从而仅需一种规格的滚柱即可满足传动要求，滚柱数量与丝杆头数无需严格对应，结构大幅简化，加工和装配成本显著降低。

2、为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种行星滚柱丝杠总成，包括丝杆、螺母、多个滚柱以及保持架，螺母套设于丝杆外部；多个滚柱沿周向分布于丝杆与螺母之间，每个滚柱的外周面设置有环形槽，滚柱通过环形槽与丝杠的对应螺纹头啮合；保持架设置于丝杆与螺母之间，用于约束多个滚柱的周向位置；丝杆为多头螺纹丝杆，其螺纹头数为n；各滚柱的周向布置位置与丝杆各螺纹头的相位位置相匹配，使得各滚柱在与丝杆啮合时处于相同的螺纹相位。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、上述的行星滚柱丝杠总成还包括两个端盖，两个端盖分别设置于螺母的轴向两端，用于轴向限位滚柱和保持架。

6、上述的滚柱的数量与丝杆的螺纹头数相同，每个滚柱与丝杆的一头螺纹对应啮合。

7、上述的螺母的内壁设置有环形槽，滚柱的环形槽与丝杆的螺纹头啮合的同时，滚柱的外周面与螺母的环形槽配合，螺母为非循环式螺母，其内壁未设置循环槽。

8、上述的滚柱的环形槽为直线型环形槽，滚柱无螺纹且无齿轮结构。

9、上述的丝杆的螺纹导程与滚柱的环形槽节距之比为整数倍或整数分之一倍。

10、上述的丝杆的螺纹导程与滚柱的环形槽节距之比为1:n或n:1，其中n为≥3的正整数。

11、上述的端盖为圆筒型外螺纹端盖，端盖与螺母的轴向两端螺纹连接。

12、上述的滚柱安装于保持架中，保持架连同滚柱设置于螺母内部，端盖从两端封住螺母，丝杆穿过端盖和保持架的中心孔与各滚柱啮合。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1、滚柱型号统一，大幅降低制造成本：本发明中所有滚柱完全相同，均为直线型环形槽结构，无螺纹、无齿轮，仅需一种规格即可满足整台丝杠的装配需求，避免了差动式丝杠中需要多种不同型号滚柱的弊端，显著降低了滚柱的加工成本和物料管理难度。

15、2、结构简单，加工容易：滚柱为直线型环形槽结构，可采用滚压成型或磨床加工，无需复杂的螺纹磨削和齿轮加工工艺；螺母内壁仅需加工环形槽，无需设置循环槽，加工难度和成本远低于循环式丝杠；端盖为普通圆筒型外螺纹结构，同样易于加工。

16、3、相位匹配设计，装配灵活：通过将滚柱的周向布置位置与丝杆螺纹头的相位位置相匹配，确保各滚柱处于相同螺纹相位，既可采用滚柱数量与丝杆头数相同的简化方案（一一对应装配）。

17、4、承载能力强，传动平稳：滚柱与丝杆、螺母之间为面接触（而非滚珠的点接触），接触应力小，承载能力显著高于滚珠丝杠；同时，由于螺母内壁无循环槽，滚柱在运转过程中无需进出循环槽，避免了冲击和噪声，传动更加平稳，使用寿命更长。

1.一种行星滚柱丝杠总成，包括丝杆(1)、螺母(2)、多个滚柱(3)以及保持架(4)，螺母(2)套设于所述丝杆(1)外部；多个滚柱(3)沿周向分布于所述丝杆(1)与所述螺母(2)之间，每个滚柱(3)的外周面设置有环形槽，所述滚柱(3)通过所述环形槽与所述丝杠的对应螺纹头啮合；保持架(4)设置于所述丝杆(1)与所述螺母(2)之间，用于约束所述多个滚柱(3)的周向位置；其特征在于，所述丝杆(1)为多头螺纹丝杆，其螺纹头数为n；各所述滚柱(3)的周向布置位置与所述丝杆(1)各螺纹头的相位位置相匹配，使得各所述滚柱(3)在与所述丝杆(1)啮合时处于相同的螺纹相位。

2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，还包括两个端盖(5)，两个端盖(5)分别设置于所述螺母(2)的轴向两端，用于轴向限位所述滚柱(3)和所述保持架(4)。

3.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述滚柱(3)的数量与所述丝杆(1)的螺纹头数相同，每个滚柱(3)与所述丝杆(1)的一头螺纹对应啮合。

4.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述螺母(2)的内壁设置有环形槽，所述滚柱(3)的环形槽与所述丝杆(1)的螺纹头啮合的同时，所述滚柱(3)的外周面与所述螺母(2)的环形槽配合，所述螺母(2)为非循环式螺母(2)，其内壁未设置循环槽。

5.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述滚柱(3)的环形槽为直线型环形槽，所述滚柱(3)无螺纹且无齿轮结构。

6.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述丝杆(1)的螺纹导程与所述滚柱(3)的环形槽节距之比为整数倍或整数分之一倍。

7.根据权利要求5所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述丝杆(1)的螺纹导程与所述滚柱(3)的环形槽节距之比为1:n或n:1，其中n为≥3的正整数。

8.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述端盖(5)为圆筒型外螺纹端盖，所述端盖(5)与所述螺母(2)的轴向两端螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠总成，其特征在于，所述滚柱(3)安装于所述保持架(4)中，所述保持架(4)连同所述滚柱(3)设置于所述螺母(2)内部，所述端盖(5)从两端封住所述螺母(2)，所述丝杆(1)穿过所述端盖(5)和所述保持架(4)的中心孔与各滚柱(3)啮合。