适用于竖直轴的丝杠传动结构及其预拉伸工艺的制作方法

1.本发明创造涉及一种适用于竖直轴的丝杠传动结构及其预拉伸工艺，属于机床丝杠结构的技术领域。


背景技术：

2.丝杠传动系统是机床的重要结构之一，主要包括驱动电机、丝杠螺母副、轴承和其他附件，最终目的是将电机的旋转运动转化为丝母的直线运动，进而带动相连接的部件运动，其运动过程的准确性和稳定性直接影响机床的性能。
3.用于竖直轴的丝杠传动系统所面临的工作环境相对于水平轴来说更为严苛，其上方的轴承座需要承受丝杠自身的预紧力以及拖动部分的重力，受力较大，对轴承座安装面的接触刚度及安装工艺有着极高的要求；此外，受重力的影响，丝母中溢出的润滑油会夹杂着杂质顺着丝杠流入下方的轴承座中，污染内部的轴承润滑脂，进而降低轴承的使用寿命。
4.常规的解决方案是通过刮研轴承座安装面，尽可能的增大接触面的刚性，该方法工作量大，效率低，且效果并不明显；对于轴承润滑脂易被污染的问题，目前主流的做法是在轴承座两端安装密封圈，对轴承和润滑脂起到保护作用，但由于竖直轴受力较大，各运动部件间触面应力较大，导致发热量也大，而密封圈属于接触式密封，在丝杠转动中密封圈会与丝杠轴径相对滑动，摩擦生热，进一步加剧热伸长对传动系统的影响。


技术实现要素：

5.本发明创造要解决的技术问题是提供一种适用于竖直轴的丝杠传动结构，该结构不仅保证了下端轴承的密封性能，而且提高了上端轴承座的刚度，整体优化了竖直轴传动结构。
6.为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种适用于竖直轴的丝杠传动结构，在安装基座的上下同轴设置上端轴承座和下端轴承座，上端轴承座与安装基座固定或一体结构连接，下端轴承座为对开结构，一半与安装基座固定连接，另一半通过法兰螺栓连接；丝杠上端通过上端轴承组与上端轴承座配合，上端轴承组的底部落座在上端轴承座底部限位台上，上端轴承组的顶部通过与上端轴承座连接的上压盖底面限位，在上压盖的内孔设有上密封套，上锁紧螺母与丝杠螺纹连接，上锁紧螺母底面压紧上密封套的顶面；丝杠的顶部穿出上端轴承座通过联轴器连接电机，在联轴器的外部通过盖板扣合在安装基座的上端，且安装基座与盖板顶部共同连接过渡板，过渡板连接电机；丝杠的底部通过下端轴承组与下端轴承座同轴配合，丝杠的底部螺纹连接下锁紧螺母，下端轴承组的下端面限位在下密封套的上表面，下密封套的下表面支撑在下锁紧螺母上；下端轴承组的上端通过密封调节装置与丝杠同轴配合，同时与下端轴承座连接定位。
7.所述的密封调节装置结构包括，在下端轴承座的顶面通过配磨垫连接下压盖，下压盖的中心孔内同轴配合甩油环，甩油环的底部支撑在下端轴承组的内圈上表面，甩油环的顶面与丝杠上的限位台接触。
8.所述的配磨垫为中间对开结构。
9.上述丝杠传动结构的预紧拉伸工艺，包括以下步骤：1）上端轴承座和下端轴承座的找正及安装：1.1）将300mm的上检棒插入到安装基座上方的上端轴承座内，将300mm的下检棒插入到下端轴承座；1.2）测量上检棒和下检棒与基准导轨在x和z方向上的平行度，要求平行度≤0.015/300mm；测量上检棒与下检棒的同轴度，同轴度要求≤φ0.02mm；如不符合技术要求，对圆周面进行研磨；1.3）符合平行度和同轴度要求后，将上端轴承座进行定位，下端轴承座的一半通过圆锥销与安装孔内定位；1.4）定位后对上端轴承座和下端轴承座，其中上检棒与基准导轨的平行度由安装基座的轴承孔加工精度保证，装配过程中只需复检，下检棒与基准导轨的平行度及与上检棒的同轴度需通过刮研下端轴承座安装面来进行人工找正；上下检棒和下检棒在满足同轴度要求≤φ0.02mm的前提下，末端沿z方向上翘；2）计算丝杠拉伸2.1）将丝杠、甩油环、下压盖、下端轴承座、下端轴承组和下密封套依次安装，此时不安装配磨垫和锁紧螺母；2.2）在下压盖的外沿周取均匀的四点，测量下压盖底面与下端轴承座顶面在四个点的间隙距离，并求得平均值为间隙距离a；2.3）计算拉伸量：丝杠的拉伸量δ可用下式估算：δ=1/100
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δt
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l其中δt为丝杠在工作时的温升，l为丝杠长度，δ单位为mm；2.4）计算配磨垫所需厚度b，b=a-δ；3）将计算需要厚度为b的配磨垫分为对开形式，并插入到下压盖与下端轴承座之间，锁紧下压盖，拧紧锁紧螺母，保证丝杠的限位台与甩油环处无间隙。
10.本技术的适用于竖直轴的丝杠传动结构及预拉伸工艺为解决竖直轴丝杠传动结构中轴承座刚性及轴承密封的难题，本发明将轴承座与安装基座设计为整体形式，来提高轴承座的刚性；通过甩油盘的形式，形成迷宫密封，来实现轴承的密封性；并通过完善的制造和装配工艺，来保证丝杠传动系统的整体性能，为竖直轴丝杠传动结构的设计和应用提供了新思路。
附图说明
11.图1为丝杠传动结构的整体装配图。
12.图2为图1中ⅰ处的局部放大图。
13.图3为图1中ⅱ处的局部放大图。
14.图4为上检棒和下检棒应用图。
15.图5为配磨垫测量距离示意图。
16.图6为配磨垫对开结构示意图。
17.图7为丝杠预拉伸后的下端轴承座连接放大图。
具体实施方式
18.如图1至图3所示，一种适用于竖直轴的丝杠传动结构，在安装基座18的上下同轴设置上端轴承座19和下端轴承座14，上端轴承座19与安装基座18固定或一体结构连接，下端轴承座14为对开结构，一半与安装基座18固定连接，另一半通过法兰螺栓连接；丝杠5上端通过上端轴承组10与上端轴承座19配合，上端轴承组10的底部落座在上端轴承座19底部限位台上，上端轴承组10的顶部通过与上端轴承座19连接的上压盖9底面限位，在上压盖9的内孔设有上密封套8，上锁紧螺母7与丝杠5螺纹连接，上锁紧螺母7底面压紧上密封套8的顶面；丝杠5的顶部穿出上端轴承座19通过联轴器3连接电机1，在联轴器3的外部通过盖板4扣合在安装基座18的上端，且安装基座18与盖板4顶部共同连接过渡板2，过渡板连接电机1；丝杠5的底部通过下端轴承组15与下端轴承座14同轴配合，丝杠5的底部螺纹连接下锁紧螺母17，下端轴承组15的下端面限位在下密封套16的上表面，下密封套16的下表面支撑在下锁紧螺母17上；下端轴承组15的上端通过密封调节装置与丝杠5同轴配合，同时与下端轴承座14连接定位。
19.所述的密封调节装置结构包括，在下端轴承座14的顶面通过配磨垫13连接下压盖12，下压盖12的中心孔内同轴配合甩油环11，甩油环11的底部支撑在下端轴承组15的内圈上表面，甩油环11的顶面与丝杠5上的限位台接触。
20.如图6所示，所述的配磨垫13为中间对开结构，便于安装。
21.上述丝杠传动结构的预紧拉伸工艺，其特征在于包括以下步骤：1）上端轴承座19和下端轴承座14的找正及安装：1.1）如图4所示，将300mm的上检棒20插入到安装基座18上方的上端轴承座19内，将300mm的下检棒21插入到下端轴承座14；1.2）测量上检棒20和下检棒21与基准导轨在x和z方向上的平行度，要求平行度≤0.015/300mm；测量上检棒20与下检棒21的同轴度，同轴度要求≤φ0.02mm；如不符合技术要求，对圆周面进行研磨；1.3）符合平行度和同轴度要求后，将上端轴承座19进行定位，下端轴承座14的一半通过圆锥销与安装孔内定位；1.4）定位后对上端轴承座19和下端轴承座14，其中上检棒20与基准导轨的平行度由安装基座的轴承孔加工精度保证，装配过程中只需复检，下检棒21与基准导轨的平行度及与上检棒20的同轴度需通过刮研下端轴承座安装面来进行人工找正；上下检棒21和下检棒21在满足同轴度要求≤φ0.02mm的前提下，末端沿z方向上翘，该上翘的量能够抵消预紧变形；2）计算丝杠拉伸2.1）将丝杠5、甩油环11、下压盖12、下端轴承座14、下端轴承组15和下密封套16依次安装，此时不安装配磨垫13和锁紧螺母17；2.2）在下压盖12的外沿周取均匀的四点，测量下压盖12底面与下端轴承座14顶面在四个点的间隙距离，并求得平均值为间隙距离a，如图5所示；2.3）计算拉伸量：丝杠的拉伸量δ可用下式估算：δ=1/100
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δt
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l其中δt为丝杠在工作时的温升℃，l为丝杠长度m，δ单位为mm；
2.4）计算配磨垫所需厚度b，b=a-δ；3）将计算需要厚度为b的配磨垫分为对开形式，如图6所示，并插入到下压盖12与下端轴承座14之间，锁紧下压盖12，拧紧锁紧螺母17，保证丝杠5的限位台与甩油环11处无间隙，如图7所示。