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 一种高速螺母旋转进给丝杠装置

 
【申请公布号:CN114633140A;申请权利人:  科德数控股份有限公司; 发明设计人: 陈玉峰; 侯颜博;等】
 
摘要:
 
本发明公开了一种高速螺母旋转进给丝杠装置,包括丝杠、丝杠螺母、轴承单元以及驱动单元;丝杠通过丝杠座固定在机床上;轴承单元包括轴承内固定套筒、轴承外固定套筒以及安装在其间的轴承组件,轴承内固定套筒一端与丝杠螺母一端固定连接,另一端与驱动单元固定连接;丝杠螺母设置在丝杠,驱动单元包括第一带轮、第二带轮、同步带以及驱动电机,第一带轮与驱动电机连接,第二带轮套在丝杠上且与轴承内固定套筒连接,第一带轮与第二带轮之间通过同步带连接。本发明公开的高速螺母旋转进给丝杠装置具有结构简单,体积小,便于散热以及运行速度高等优点。 
 
主权项:
 
1.一种高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:包括丝杠、丝杠螺母、轴承单元以及驱动单元;所述丝杠通过丝杠座固定在机床上;所述轴承单元包括轴承内固定套筒、轴承外固定套筒以及轴承组件,所述轴承外固定套筒套在所述轴承内固定套筒上,所述轴承外固定套筒与所述轴承内固定套筒之间形成轴承安装空间,所述轴承组件安装在所述轴承安装空间内,所述轴承内固定套筒一端为用于与丝杠螺母一端固定连接的丝杠螺母连接端,另一端为用于与驱动单元固定连接的驱动单元连接端;所述丝杠螺母设置在所述丝杠上且一端与所述轴承内固定套筒的丝杠螺母连接端固定连接;所述驱动单元包括第一带轮、第二带轮、同步带以及驱动电机,所述第一带轮与所述驱动电机连接,所述第二带轮套在所述丝杠上且与所述轴承内固定套筒的驱动单元连接端固定连接,所述第一带轮与所述第二带轮之间通过同步带连接。 
 
要求:
1.一种高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:包括丝杠、丝杠螺母、轴承单元以及驱动单元;
 
所述丝杠通过丝杠座固定在机床上;
 
所述轴承单元包括轴承内固定套筒、轴承外固定套筒以及轴承组件,所述轴承外固定套筒套在所述轴承内固定套筒上,所述轴承外固定套筒与所述轴承内固定套筒之间形成轴承安装空间,所述轴承组件安装在所述轴承安装空间内,所述轴承内固定套筒一端为用于与丝杠螺母一端固定连接的丝杠螺母连接端,另一端为用于与驱动单元固定连接的驱动单元连接端;
 
所述丝杠螺母设置在所述丝杠上且一端与所述轴承内固定套筒的丝杠螺母连接端固定连接;
 
所述驱动单元包括第一带轮、第二带轮、同步带以及驱动电机,所述第一带轮与所述驱动电机连接,所述第二带轮套在所述丝杠上且与所述轴承内固定套筒的驱动单元连接端固定连接,所述第一带轮与所述第二带轮之间通过同步带连接。
 
2.根据权利要求1所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述轴承内固定套筒与所述轴承外固定套筒之间靠近丝杠螺母连接端的一端设有轴承密封圈。
 
3.根据权利要求2所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述轴承外固定套筒上还设有与所述轴承密封圈连通的注油通道。
 
4.根据权利要求1至3任意一项所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述驱动电机与所述第一带轮之间还设有力矩限制器。
 
5.根据权利要求4所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述轴承组件包括两组对称设置的角接触球轴承,每组角接触球轴承包括至少一个角接触球轴承。
 
6.根据权利要求1所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述轴承内固定套筒为阶梯轴套筒结构,所述轴承内固定套筒靠近驱动单元连接端的一端设有外螺纹,所述轴承组件通过锁紧螺母固定在所述轴承内固定套筒上。
 
7.根据权利要求6所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:还包括压盖,所述压盖通过螺钉分别与滑台和轴承外固定套筒靠近驱动单元连接端的一端固定连接。
 
8.根据权利要求1至3任意一项所述的高速螺母旋转进给丝杠装置,其特征在于:所述丝杠中还设有沿丝杠轴向设置的冷却通道。
 
一种高速螺母旋转进给丝杠装置
技术领域
 
本发明涉及数控机床进给驱动技术领域,尤其是一种高速螺母旋转进给丝杠装置。
 
背景技术
 
在数控机床领域,丝杠驱动装置是经常采用的设计结构,尤其是机床的滑台或主轴的进给运动,然而,现有的丝杠驱动装置一般采用驱动电机与丝杠连接,驱动电机驱动丝杠转动,丝杠螺母与移动部件固定连接,在丝杠的转动下,驱动丝杠螺母沿直线运动进而实现对移动部件的驱动,现有的丝杠驱动装置具有以下不足:由于丝杠的体积和质量较大,因此,其惯量也大,在驱动丝杠转动时,需要功率较大的驱动电机,进而增加了整体驱动装置的体积和成本;同时,现有的丝杠驱动装置需要将轴承单元套在丝杠螺母外,造成丝杠螺母组件的径向尺寸增大,进而增大了丝杠驱动装置的整体体积,同时,由于轴承单元套在丝杠螺母外,丝杠螺母与丝杠之间产生的热量不易散出,影响了丝杠螺母的性能和使用寿命。
 
发明内容
 
本发明针对以上问题提出了一种高速螺母旋转进给丝杠装置。
 
本发明采用的技术手段如下:
 
一种高速螺母旋转进给丝杠装置,包括丝杠、丝杠螺母、轴承单元以及驱动单元;
 
所述丝杠通过丝杠座固定在机床上;
 
所述轴承单元包括轴承内固定套筒、轴承外固定套筒以及轴承组件,所述轴承外固定套筒套在所述轴承内固定套筒上,所述轴承外固定套筒与所述轴承内固定套筒之间形成轴承安装空间,所述轴承组件安装在所述轴承安装空间内,所述轴承内固定套筒一端为用于与丝杠螺母一端固定连接的丝杠螺母连接端,另一端为用于与驱动单元固定连接的驱动单元连接端;
 
所述丝杠螺母设置在所述丝杠上且一端与所述轴承内固定套筒的丝杠螺母连接端固定连接;
 
所述驱动单元包括第一带轮、第二带轮、同步带以及驱动电机,所述第一带轮与所述驱动电机连接,所述第二带轮套在所述丝杠上且与所述轴承内固定套筒的驱动单元连接端固定连接,所述第一带轮与所述第二带轮之间通过同步带连接。
 
进一步地,所述轴承内固定套筒与所述轴承外固定套筒之间靠近丝杠螺母连接端的一端设有轴承密封圈。
 
进一步地,所述轴承外固定套筒上还设有与所述轴承密封圈连通的注油通道。
 
进一步地,所述驱动电机与所述第一带轮之间还设有力矩限制器。
 
进一步地,所述轴承组件包括两组对称设置的角接触球轴承,每组角接触球轴承包括至少一个角接触球轴承。
 
进一步地,所述轴承内固定套筒为阶梯轴套筒结构,所述轴承内固定套筒靠近驱动单元连接端的一端设有外螺纹,所述轴承组件通过锁紧螺母固定在所述轴承内固定套筒上。
 
进一步地,还包括压盖,所述压盖通过螺钉分别与滑台和轴承外固定套筒靠近驱动单元连接端的一端固定连接。
 
进一步地,所述丝杠中还设有沿丝杠轴向设置的冷却通道。
 
与现有技术比较,本发明公开的高速螺母旋转进给丝杠装置具有以下有益效果:本发明公开的丝杠装置由于通过驱动单元直接驱动丝杠螺母转动,从而通过丝杠螺母带动滑台运动,由于丝杠螺母体积较小、重量轻以及惯量小,因此,可以采用小功率的驱动电机进行驱动,减小了装置的体积和成本;同时,由于由于整个装置的运动惯量小,可以实现丝杠螺母的高速旋转进给;进一步地,由于丝杠螺母与轴承单元沿丝杠轴向方向布置,减小了丝杠螺母与轴承单元的整体外径大小,进而使得丝杠装置的体积减小,同时,由于丝杠螺母与轴承单元沿丝杠轴向方向布置,便于进行散热,提升了丝杠的性能和使用寿命。
 
附图说明
 
一种高速螺母旋转进给丝杠装置
图1为本发明公开的高速螺母旋转进给丝杠装置的结构图;
 
一种高速螺母旋转进给丝杠装置
图2为图1中虚线框的局部放大示意图;
 
图中:1、丝杠,10、丝杠座,11、冷却通道,2、丝杠螺母,20、丝杠螺母连接法兰,3、轴承单元,30、轴承内固定套筒,300、轴承内固定套筒连接法兰,31、轴承外固定套筒,32、轴承组件,33、轴承安装空间,34、丝杠螺母连接端,35、驱动单元连接端,36、轴承密封圈,37、注油通道,38、压盖,39、锁紧螺母,4、驱动单元,40、第一带轮,41、第二带轮,42、同步带,43、驱动电机,44、力矩限制器。
 
具体实施方式
 
如图1和图2所示为本发明公开的高速螺母旋转进给丝杠装置,包括丝杠1、丝杠螺母2、轴承单元3以及驱动单元4;
 
所述丝杠1两端通过丝杠座10固定在机床上;
 
所述轴承单元3包括轴承内固定套筒30、轴承外固定套筒31以及轴承组件32,所述轴承外固定套筒31套在所述轴承内固定套筒30上,所述轴承外固定套筒31与所述轴承内固定套筒30之间形成轴承安装空间33,所述轴承组件32安装在所述轴承安装空间33内,所述轴承内固定套筒30一端为用于与丝杠螺母2一端固定连接的丝杠螺母连接端34,另一端为用于与驱动单元4固定连接的驱动单元连接端35;
 
所述丝杠螺母2设置在所述丝杠1上且一端与所述轴承内固定套筒30的丝杠螺母连接端34固定连接,优选地,丝杠和丝杠螺母选用标准丝杠结构,以便于进行采购,进而降低机床的设计和制造成本;
 
所述驱动单元4包括第一带轮40、第二带轮41、同步带42以及驱动电机43,所述第一带轮40与所述驱动电机43连接,所述第二带轮41套在所述丝杠1上且与所述轴承内固定套筒30的驱动单元连接端35固定连接,所述第一带轮40与所述第二带轮41之间通过同步带42连接,本实施例中,驱动电机采用伺服电机。
 
具体地,丝杠螺母2朝向轴承单元3的一端设有丝杠螺母连接法连20,所述轴承内固定套筒30为阶梯轴套筒结构,所述轴承内固定套筒30靠近驱动单元连接端35的一端设有外螺纹,所述轴承组件32通过锁紧螺母39固定在所述轴承内固定套筒30上,即通过锁紧螺母与轴承的内圈抵接以将轴承限定在轴承内固定套筒,轴承内固定套筒30朝向丝杠螺母2的一端设有轴承内固定套筒连接法兰300,丝杠螺母连接法连20与轴承内固定套筒连接法兰300之间通过螺钉固定连接,设有锁紧螺母的一端还设有压盖38,所述压盖38通过螺钉分别与滑台和轴承外固定套筒31靠近驱动单元连接端的一端固定连接,压盖与轴承的外圈一端抵接以用于将轴承内圈限定在轴承外固定套筒中,第二带轮41中间具有通孔,第二带轮通过通孔套在丝杠上并通过螺钉与轴承内固定套筒固定连接。
 
本发明公开的丝杠装置由于通过驱动单元直接驱动丝杠螺母转动,从而通过丝杠螺母带动滑台运动,由于丝杠螺母体积较小、重量轻以及惯量小,因此,可以采用小功率的驱动电机进行驱动,减小了装置的体积和成本;同时,由于整个装置的运动惯量小,可以实现丝杠螺母的高速旋转进给;进一步地,由于丝杠螺母与轴承单元沿丝杠轴向方向布置,减小了丝杠螺母与轴承单元的整体外径大小,尤其是可以采用直径较小的轴承,进一步降低了转动惯量,进而使得丝杠装置的体积减小,同时,由于丝杠螺母与轴承单元沿丝杠轴向方向布置,使得丝杠螺母完全裸露,便于丝杠螺母进行散热,提升了丝杠的性能和使用寿命,进一步地,由于丝杠螺母通过轴承单元连接,丝杠两端固定,因此,丝杠相当于有三个支撑点,驱动单元施加的驱动力与丝杠螺母靠近,进而提高了丝杠的刚性,使得丝杠螺母可以高速旋转,丝杠与丝杠螺母之间的安全转速大幅度提高,进一步提高了机床运动性能。
 
进一步地,所述轴承内固定套筒30与所述轴承外固定套筒31之间靠近丝杠螺母连接端34的一端设有轴承密封圈36,所述轴承外固定套筒31上还设有与所述轴承密封圈36连通的注油通道37,由于设置有轴承密封圈结构,以及注油通道,可以实现对轴承组件的密封,保证轴承的性能,进而保证整个丝杠装置的性能,提高其使用寿命。
 
进一步地,所述驱动电机43与所述第一带轮40之间还设有力矩限制器44,由于设置有力矩限制器,使得由于机床撞击或其他原因造成超载时,力矩限制器打滑,保护了驱动单元不会受到损坏。
 
进一步地,所述轴承组件32包括两组对称设置的角接触球轴承,每组角接触球轴承包括至少一个角接触球轴承,在本实施例中,每组具有两个角接触球轴承,两组角接触球轴承之间通过隔圈分隔,才用角接触球轴承即可以承受丝杠与丝杠螺母之间产生的轴向力又可以承受驱动电机通过同步带产生的径向力,保证了丝杠螺母与丝杠之间的性能,提高了使用寿命,优选的,采用压力角为60度的角接触球轴承。
 
进一步地,所述丝杠1中还设有沿丝杠轴向设置的冷却通道11,具体地,在丝杠的中心沿轴向方向加工有贯穿丝杠两端的冷却通道,通过向冷却通道注入冷却液,图中箭头为冷却液的流动方向,可以进一步的对丝杠以及丝杠螺母进行降温,保证丝杠和丝杠螺母的性能和使用寿命。
 
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
 
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