一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统的制作方法

1.本实用新型涉及龙门铣床丝杆传动系统技术领域，更具体地说，涉及一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统。


背景技术：

2.滚珠丝杠传动间隙小，精度高，在装备工业、交通运输、航空航天、军工产品等领域有很普遍的应用。然而，当滚珠丝杠作为长距离水平传动时，由于自身重力作用及温度变化等，易引起扰曲变形，丝杠越长，变形越大，严重影响传动精度及丝杠寿命，制约行业发展。现有技术中通常是对滚珠丝杠进行预拉伸，以提高丝杠的刚性，但丝杠越长，效果越不明显；也有对丝杠采用辅助支撑的结构，但大都结构复杂，需要电气、液压、气动等配合，控制较困难。因此，急需设计一款适用于龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统。
3.经检索，关于龙门铣床丝杆传动系统已有大量专利公开，如中国专利申请号：2018207168327，发明创造名称为：一种用于定梁龙门加工中心的丝杆支撑装置，该申请案公开了一种用于定梁龙门加工中心的丝杆支撑装置，其能解决现有大型定梁龙门加工中心因x轴行程较长而导致的丝杆长度长、直径大、自重大以致于丝杆弯曲变形的问题。机台底座上并位于两个轴承座之间均布安装有至少两组丝杆辅助支撑机构，丝杆辅助支撑机构包括支撑架、弹性支撑组件以及三对支撑滚轮组件，支撑架通过所述弹性支撑组件可竖向移动地安装于机台底座上，每对支撑滚轮组件均包括两个相互镜向对称设置且能绕各自的滚轮轴转动的支撑滚轮，其中两对所述支撑滚轮组件均沿所述机台底座的横向平行地安装于所述支撑架上并能对丝杆进行滚动支撑，另外一对支撑滚轮组件的两个支撑滚轮分别镜向对称地安装于支撑架的纵向两端。
4.又如中国专利申请号：2018207168327，发明创造名称为：一种龙门铣床工作台传动系统，该申请案公开了一种龙门铣床工作台传动系统，轴承外侧端部设置有外侧轴承防水隔环，外侧轴承防水隔环与轴承压盖相贴合的位置均设置有多组上下对应的凹槽，多组凹槽构成机械密封阻挡环；位于尾端座外侧的轴承压盖底部开设有与外界相通的轴承压盖漏水孔，尾端座的内侧底部开设有贯穿的尾端座漏水孔；铣床床身的每条滑轨的两侧均设置有防撞座，防撞座朝向工作台的内侧设置有防撞缓冲单元。该方案的目的在于克服现有的机床传动部件密封效果差和在运动时易发生较大撞击的不足，不仅能够基本杜绝切削铁屑、切削液和切削油对轴承的入侵，还能够避免传动系统受到较大的撞击。
5.上述两个方案均不失为对龙门铣床丝杆传动系统的良好探索，但仍有进一步提升的空间，行业内对于龙门铣床丝杆传动系统的研究也从未停止。


技术实现要素：

6.1.实用新型要解决的技术问题
7.本实用新型的目的在于克服现有的龙门加工中心丝杆易出现变形、热拉伸的不足，提供了一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，其刚性好，不仅能够对丝杆进行支
撑，防止其变形，还能够减缓丝杆膨胀热拉伸程度，提高了丝杆的定位精度。
8.2.技术方案
9.为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
10.本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，包括丝杆和丝杆螺母，丝杆的两侧底部均设置有用于支撑丝杆运动的丝杆支撑模块，丝杆支撑模块位于丝杆螺母的两侧，且丝杆支撑模块滑动安装在床身的线轨上；
11.丝杆的两端分别设置有电机座和尾端座，所述丝杆支撑模块位于电机座和尾端座之间，其中电机座和尾端座的内部均设有与丝杆相配合的支撑轴承，位于电机座一侧的支撑轴承外侧设置有后锁紧螺母，位于尾端座一侧的支撑轴承两侧分别设置有前锁紧螺母和后锁紧螺母。
12.作为本实用新型更进一步的改进，丝杆支撑模块包括辅助支撑块，辅助支撑块的顶部为与丝杆相配合的圆弧面，辅助支撑块的下方设置有滑块，滑块沿线轨的长度方向做直线运动。
13.作为本实用新型更进一步的改进，辅助支撑块的底部还设置有调整垫，调整垫的下方设置有支撑底座，支撑底座的底部安装有与线轨相配合的滑块。
14.作为本实用新型更进一步的改进，两侧的辅助支撑块的宽度方向两侧均设置有连接杆。
15.作为本实用新型更进一步的改进，辅助支撑块的顶部圆弧面内设置有防磨垫片，且所述圆弧面内设置有出油孔，该出油孔与润滑油管道相连通。
16.作为本实用新型更进一步的改进，支撑轴承的外侧端部设置有外侧轴承防水隔环，且位于尾端座一侧的支撑轴承的内侧端部设置有内侧轴承防水隔环，内侧轴承防水隔环一端抵靠在支撑轴承上，内侧轴承防水隔环另一端抵靠在前锁紧螺母上。
17.作为本实用新型更进一步的改进，电机座和尾端座的相对内侧均设置有防撞垫。
18.作为本实用新型更进一步的改进，电机座两侧均设置有轴承压盖，尾端座的外侧也设置有轴承压盖。
19.作为本实用新型更进一步的改进，位于电机座内侧的轴承压盖与丝杆之间设置有旋转油封，其中旋转油封套设在丝杆外周。
20.作为本实用新型更进一步的改进，内侧轴承防水隔环的外圈也套设有旋转油封，该旋转油封的内圈与内侧轴承防水隔环接触，该旋转油封的外周与尾端座接触。
21.3.有益效果
22.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
23.(1)本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，丝杆的两侧底部均设置有用于支撑丝杆运动的丝杆支撑模块，丝杆支撑模块位于丝杆螺母的两侧，丝杆螺母两侧的螺母固定面与两侧的丝杆支撑模块发生碰撞时，即停止继续向前，折回反向运动，两侧的丝杆支撑模块对丝杆进行活动限位。
24.(2)本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，两侧的丝杆支撑模块之间的距离为丝杆行程的一半及以上，且两侧的丝杆支撑模块在丝杆螺母的撞击下跟随丝杆螺母一起运动，始终保证丝杆全行程任意位置，丝杆下方至少始终有一半长度有支撑，降低了丝杆的扭曲变形程度，提高了丝杆定位精度，降低丝杆振动，提高了轴承寿命，同时
降低丝杆反向间隙，提高了丝杆传动系统的整体刚性强度。
25.(3)本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，辅助支撑块的底部还设置有调整垫，调整垫的下方设置有支撑底座，支撑底座的底部安装有与线轨相配合的滑块，通过调整垫即可完成支撑量的调整，由于丝杆及其下方的辅助支撑块在运动过程中会发生磨损，导致上方的辅助支撑块与丝杆之间的间隙变大，需要对其进行调整，通过更换调整垫即可调整辅助支撑块顶部圆弧面与丝杆之间的接触的紧密程度，保证对丝杆的充分接触支撑。
26.(4)本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，丝杆两端的后锁紧螺母用于紧固支撑轴承，并对丝杆的左右两端进行一定程度的预拉，抵消一部分丝杆运动的热膨胀拉伸，降低丝杆热伸长程度，提高丝杆定位精度。
27.(5)本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，尾端座支撑轴承两侧采用双锁紧螺母的锁紧方式，不仅能够纠正支撑轴承预拉时发生的内外圈错位问题，还能够有效防止丝杆再次热伸长造成后锁紧螺母松动，降低丝杆蠕动，杜绝支撑轴承轴向窜动，进一步提高支撑轴承和丝杆的使用寿命。
附图说明
28.图1为本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统的正视结构示意图；
29.图2为本实用新型的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统的俯视结构示意图；
30.图3为本实用新型中丝杆支撑模块的侧视结构示意图；
31.图4为本实用新型中丝杆传动系统的剖面结构示意图；
32.图5为本实用新型中电机座部分的放大结构示意图；
33.图6为本实用新型中尾端座部分的放大结构示意图。
34.示意图中的标号说明：
35.100、丝杆；110、丝杆螺母；120、电机座；101、丝杆支撑轴承；102、后锁紧螺母；103、旋转油封；104、防撞垫；105、内侧轴承防水隔环；106、轴承压盖；107、内侧轴承防水隔环；130、尾端座；131、前锁紧螺母；132、尾端防尘盖；
36.200、丝杆支撑模块；210、连接杆；220、辅助支撑块；230、调整垫；240、支撑底座；250、滑块；260、线轨；300、床身。
具体实施方式
37.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
40.实施例1
41.结合图1
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图6，本实施例的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，包括丝杆100和丝杆螺母110，丝杆100的两侧底部均设置有用于支撑丝杆100运动的丝杆支撑模块200，丝杆支撑模块200位于丝杆螺母110的两侧，丝杆螺母110两侧的螺母固定面与两侧的丝杆支撑模块200发生碰撞时，即停止继续向前，折回反向运动，两侧的丝杆支撑模块200对丝杆100进行活动限位。本实施例中丝杆支撑模块200滑动安装在床身300的线轨260上，实现对丝杆100进行可靠支撑，有效避免丝杆100中部下坠异常，可以纠正长丝杆100的挠度下垂情况，提高丝杆100最低临界转速，有利于提高机床快速移动的速度。其中两侧的丝杆支撑模块200之间的距离为丝杆100行程的一半及以上，且两侧的丝杆支撑模块200在丝杆螺母110的撞击下跟随丝杆螺母110一起运动，始终保证丝杆100全行程任意位置，丝杆100下方至少始终有一半长度有支撑，降低了丝杆100的扭曲变形程度，提高了丝杆100定位精度，降低丝杆100振动，提高了轴承寿命，同时降低丝杆100反向间隙，提高了丝杆100传动系统的整体刚性强度。
42.如图3所示，本实施例中丝杆支撑模块200包括辅助支撑块220，辅助支撑块220的顶部为与丝杆100相配合的圆弧面，丝杆100能在圆弧面内自由移动，避免影响丝杆100的正常运动，其中两侧的辅助支撑块220的宽度方向两侧均设置有连接杆210，具体地，如图2所示，本实施例中两侧的辅助支撑块220的前后两侧均连接有连接杆210，连接杆210位于丝杆100及丝杆螺母110的外侧，保证两侧的辅助支撑块220能够同时运动，当丝杆螺母110的左侧螺母面撞击到左侧辅助支撑块220时，带动左侧辅助支撑块220向左移动，同时在连接杆210的作用下，同步带动右侧辅助支撑块220也向左移动；当丝杆螺母110的右侧螺母面撞击到右侧辅助支撑块220时，带动右侧辅助支撑块220向右移动，同时在连接杆210的作用下，同步带动左侧辅助支撑块220也向右移动。
43.如图3所示，本实施例中辅助支撑块220的下方设置有滑块250，辅助支撑块220在丝杆螺母110的撞击带动下沿丝杆100的长度方向做直线运动，进而带动下方的滑块250沿线轨260的长度方向做直线运动。辅助支撑块220的底部还设置有调整垫230，调整垫230的下方设置有支撑底座240，支撑底座240的底部安装有与线轨260相配合的滑块250，通过调整垫230即可完成支撑量的调整，由于丝杆100及其下方的辅助支撑块220在运动过程中会发生磨损，导致上方的辅助支撑块220与丝杆100之间的间隙变大，需要对其进行调整，通过更换调整垫230即可调整辅助支撑块220顶部圆弧面与丝杆100之间的接触的紧密程度，保证对丝杆100的充分接触支撑。
44.如图4所示，本实施例中丝杆100的两端分别设置有电机座120和尾端座130，电机座120和尾端座130的内部均设有与丝杆100相配合的支撑轴承101，其中支撑轴承101为4颗轴承背对背排列，支撑刚性好，动静载荷大，能承受较大的轴向冲击，保持丝杆100的精度稳定。如图5和图6所示，本实施例中位于电机座120一侧的支撑轴承101外侧设置有后锁紧螺母102，位于尾端座130一侧的支撑轴承101两侧分别设置有前锁紧螺母131和后锁紧螺母102。具体地，本实施例中位于电机座120一侧的支撑轴承101的左侧设置有后锁紧螺母102，位于尾端座130一侧的支撑轴承101的左右两侧分别设置有前锁紧螺母131和后锁紧螺母102，其中丝杆100两端的后锁紧螺母102用于紧固支撑轴承101，并对丝杆100的左右两端进行一定程度的预拉，抵消一部分丝杆100运动的热膨胀拉伸，降低丝杆100热伸长程度，提高
丝杆100定位精度和刚性强度。尾端座130支撑轴承101两侧采用双锁紧螺母的锁紧方式，不仅能够纠正支撑轴承101预拉时发生的内外圈错位问题，还能够有效防止丝杆100再次热伸长造成后锁紧螺母102松动，降低丝杆100蠕动，杜绝支撑轴承101轴向窜动，进一步提高支撑轴承101和丝杆100的使用寿命。
45.本实施例中支撑轴承101的外侧端部设置有外侧轴承防水隔环105，且位于尾端座130一侧的支撑轴承101的内侧端部设置有内侧轴承防水隔环107，具体地，本实施例中位于电机座120一侧的支撑轴承101左侧端部设置有外侧轴承防水隔环105，位于尾端座130一侧的支撑轴承101左右两侧端部分别设置有内侧轴承防水隔环107和外侧轴承防水隔环105，其中内侧轴承防水隔环107一端抵靠在支撑轴承101上，内侧轴承防水隔环107另一端抵靠在前锁紧螺母131上。内侧轴承防水隔环107和外侧轴承防水隔环105的设置能够有效防止水油混合物进入支撑轴承101内部对其造成损坏，提高了支撑轴承101的使用寿命。利用前锁紧螺母131和内侧轴承防水隔环107对尾端座130一侧的支撑轴承101的内侧空隙进行定位填充，防止支撑轴承101出现轴向窜动的情况，进而避免支撑轴承101在预拉时出现内外圈错位的问题。
46.实施例2
47.本实施例的一种龙门加工中心的高刚性丝杆传动系统，基本结构如实施例1，更进一步地，本实施例中辅助支撑块220的顶部圆弧面内设置有防磨垫片，防磨垫片为与圆弧面相配合的圆弧垫片，防磨垫片能够避免辅助支撑块220顶部发生磨损，当防磨垫片发生磨损后，可以直接更换新的防磨垫片即可，保证能够与丝杆100充分接触并支撑。所述圆弧面内和防磨垫片相对应位置均设置有出油孔，该出油孔与润滑油管道相连通，润滑油喷入丝杆100与防磨垫片的接触面，对丝杆100运动起到润滑降温的作用，有效提高了丝杆100的使用寿命。
48.如图5所示，本实施例中电机座120两侧均设置有轴承压盖106，尾端座130的外侧也设置有轴承压盖106。轴承压盖106能够对支撑轴承101起到预压及固定的作用，且双压盖设计，降低电机座120的加工难度，提高了加工精度。其中位于电机座120内侧的轴承压盖106与丝杆100之间设置有旋转油封103，且旋转油封103套设在丝杆100外周，该旋转油封103的内圈与丝杆100接触，该旋转油封103的外圈与轴承压盖106接触。内侧轴承防水隔环107的外周也套设有旋转油封103，该旋转油封103的内圈与内侧轴承防水隔环107接触，该旋转油封103的外圈与尾端座130接触。旋转油封103能够起到防水防油的作用，延长支撑轴承101的使用寿命。
49.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。