[发明专利]电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠

说明书

技术领域

本发明涉及一种静压丝杠。特别是涉及一种具有超精定位功能和超微进给功能的电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠。

背景技术

静压丝杠是一种已有半个多世纪使用经验的传统经典功能部件，它具有以下优点：

1、承载能力大，刚度高、抗振性好、传动平稳；

2、摩擦阻力小，传动效率高（可高达99%），低速不爬行；

3、无反向间隙，定位精度高；

4、正常使用无磨损，寿命长，精度保持性好；

5、油膜具有均化丝杠加工误差的作用，从而可大大提高传动精度。

由于具有以上优点，静压丝杠在精密机床和重型机床上获得了较为广泛的应用，但随着工业技术的发展，特别是国防工业的发展，航空工业的发展，对机床的定位精度要求越来越高（≤0.0001mm），加工时的进给量也要求越来越高（≤0.0001mm），这样高的精度要求，不仅普通滚珠丝杠无法实现，就是传统结构的静压丝杠也无法达到。

图1为传统恒压供油静压丝杠原理图。空载时，从静压供油系统供给的具有一定压力P_S的液压油经过固定节流器分别流入螺母螺纹两侧面的环形油腔内，形成油腔压力。由于油腔的有效承载面积相同和节流器阻力相等，因而油腔压力相等，螺母和丝杠之间的侧面间隙相等，丝杠牙处在螺母牙中间位置，设计上螺母不能旋转。当丝杠旋转时，其螺纹的螺旋面向左产生位移，使左侧间隙变小，右侧间隙变大，在节流器的调压作用下，左侧油腔压力升高，右侧油腔压力降低，形成推力使螺母向左移动，并在新的位置停下来，如丝杠连续转动，则螺母连续向左移动，当丝杠反向运作时，螺母也反向向右移动。

静压丝杠工作时，油膜将螺母和丝杠隔开，不存在金属对金属的接触与摩擦，只有液压油的内摩擦，其摩擦系数仅有0.0005，不仅这小于金属对金属的摩擦系数（0.1～0.3），也比滚珠丝杠的0.005低了10倍，因而可以实现更高的定位精度和更小的进给当量及其他一系列优点。

静压丝杠工作时，一般螺母只作直线运动，当运动的阻力发生变化时，螺母与丝杠的相对位置会发生变化，即螺母螺纹两侧面的环形油腔的油膜厚度发生变化，这一变化一般只有几微米，这对大多数机床来说仍是很不错的精度，但在超精加工中，这个数量级的变化是不允许的。另外，在一般普通精密机床上，能实现几微米的进给分辨率也能满足要求，但超精加工中，需要进给分辨率≤0.00001.为了实现这一超精加工要求，需要对现有静压丝杠进行改进和提高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现高达0.00001mm的定位精度和超微进给的电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠，包括有：丝杠和套在丝杠外周的丝杠螺母，以及第二供油系统，在丝杠螺母两端内侧与丝杠之间形成有第一环形油腔和第二环形油腔，所述的丝杠螺母上形成有与第一环形油腔和第二环形油腔相连通的油路，所述的第一环形油腔和第二环形油腔分别由两个结构相同的数字式电液伺服泵组供油，所述的第一环形油腔或第二环形油腔内设置有与两个数字式电液伺服泵组相连的位移传感器；在丝杠位于第一环形油腔一端的外周设置有用于保证丝杠与螺母同心的径向定心静压轴承；在丝杠位于第一环形油腔的一端设置有压盖；在丝杠位于第二环形油腔的一端设置有密封堵。

所述的径向定心静压轴承是由螺母和套在该螺母外周的径向定心静压轴承套组成。

所述的数字式电液伺服泵组包括有通过供油管依次连通的油箱、过滤器、泵和精滤油器，所述的精滤油器的另一端通过供油管向第一环形油腔和第二环形油腔供油，所述的泵还连接伺服电机，所述的伺服电机依次通过第二放大器、比较器以及第一放大器连接位移传感器。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明的电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠，具有以下功能。

1、切削负载指示功能，因位移传感器所检测到的位移大小实际上是与切削负载成比例的。

2、机床切削加工时可防碰撞，当出现误操作和机床失控时，位移传感器可以感知螺母与丝杠之间位置的超正常位移，从而发出停机退出信号，保护机床不受损坏。

3、本发明使用的伺服泵驱动电机，既可用伺服电机，也可用变频电机。

附图说明

图1是传统恒压供油环形油腔静压丝杠螺母结构示意图；

图2是本发明的电液伺服泵控制的数字式超精多功能静压丝杠结构示意图；

图3是图2的A-A剖示图；