[发明专利]大导程滚珠螺母磨削的软轴磨头系统及加工螺母的磨削方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件的磨削加工工艺及装备，特别涉及一种螺母的磨削的装置及磨削方法，尤其是一种大导程滚珠螺母的磨削加工工艺及装备。

背景技术

滚珠丝杆副具有传动效率高、定位和重复定位精度高、使用寿命长、低摩擦因数等特性，虽然出现了直线电动机进给驱动系统，但目前高速滚珠丝杠螺母副仍是机械传动的常用部件。一般滚珠丝杠副滚道的表面质量要求达到Ra0.8以上，滚珠螺母加工最后一道工艺一般都是采用磨削成形加工，因此内滚道的最终精度和表面质量是由磨削工艺保证的。大多数进给系统所使用的滚珠丝杠副的螺旋滚道法向截形采用哥特式截形，由两段对称的圆弧组成。

传统的成型磨削加工，砂轮的截面被加工成哥特式弧形，砂轮回转轴线相对螺母中心轴线成螺旋升角进行安装，对工件进行成形磨削。当螺母的导程增大时，螺旋升角增大，砂轮回转轴线与螺母中心轴线之间的夹角变大，砂轮磨杆与螺母内滚道面发生干涉，使砂轮不能越过这一位置进行磨削。目前比较常用的加工技术是改变砂轮安装角的同时，改变砂轮的截形，对大导程长螺母进行磨削加工。采用这种磨削方法，在一定程度上增大了可磨削螺旋升角的范围，但不能从根本上解决大导程长螺母滚道的磨削干涉问题，并且如果砂轮轴安装角度太小，砂轮与螺纹滚道面之间易形成过切，使得磨削后的滚珠螺母滚道截形不完全是哥特式弧形。因此，需要设计一种能保证足够磨杆刚度，并实现任意导程及长度滚珠螺母滚道的磨削方法及装置，但目前应用的大导程滚珠螺母的磨削加工工艺及装备还不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种大导程滚珠螺母磨削的软轴磨头系统，消除传统大导程滚珠螺母磨削中砂轮磨杆与滚珠螺母内圈发生干涉的现象，并使软轴磨头系统保持足够磨杆刚度，实现基于软轴磨头系统对任意导程及长度滚珠螺母滚道的磨削加工工艺。

为达到上述发明创造目的，本发明构思如下：

采用一种软轴磨头系统，利用软轴可以任意改变轴端力偶矢方向的特点，实现砂轮回转轴线与磨杆轴线之间以螺母导程角角度连接。使用该磨头系统对滚珠螺母磨削时，磨杆轴线与螺母轴线平行，避免了砂轮磨杆与滚珠螺母内圈发生干涉，从而实现了大导程、长距离滚珠螺母内滚动磨削加工。

根据上述发明构思，采用下述技术方案：

一种大导程滚珠螺母磨削的软轴磨头系统，主要包括机械软轴、前端小轴、软轴接头、支撑块和磨杆轴套，机械软轴的动力输出端与前端小轴通过软轴接头进行连接组装，机械软轴的被传动端与电主轴连接轴头同轴固定连接，前端小轴以转动连接方式活动嵌套安装在支撑块的内孔中，机械软轴以转动连接方式活动嵌套安装在磨杆轴套内腔中，连接支撑块与嵌套磨杆轴套紧固连接，通过连接法兰盘将嵌套磨杆轴套固定于磨削砂轮架上，螺母滚道磨削砂轮的回转轴线与前端小轴的轴线同轴设置，通过砂轮压紧螺钉将螺母滚道磨削砂轮固定在砂轮前端小轴上，螺母滚道磨削砂轮的回转轴线和机械软轴的轴线的连接角α的角度与待磨削螺母的螺纹导程角的角度一致，电主轴连接轴头输出的动力依次通过机械软轴传递到前端小轴，然后再传递到螺母滚道磨削砂轮上，使待磨削螺母轴线与机械软轴轴线平行设置安装后，对待磨削螺母进行磨削加工。

上述前端小轴优选通过轴承活动嵌套安装在支撑块内孔中，机械软轴优选通过轴承活动嵌套安装在磨杆轴套内腔中，分别形成转动连接副。

采用上述的大导程滚珠螺母磨削的软轴磨头系统的磨削装置加工螺母的磨削方法，具体为：

a. 采用任意改变轴端力偶矢方向的组合轴构造软轴磨头系统，在轴端安装前端砂轮部件，并按照标准螺母滚道截型对前端砂轮部件的截型进行修整；

b. 根据待磨削螺母导程的大小，使砂轮回转轴线与软轴磨头系统的磨杆轴线的连接角度符合滚珠螺母的螺旋升角，磨杆直接接受外力传动；

c. 砂轮架带动软轴磨头系统做Z轴向运动，待磨削螺母装夹于头架卡盘上，由头架卡盘带动待磨削螺母做C轴旋转运动；

d. 通过软轴磨头系统的Z轴向进给与待磨削螺母的C轴回转的联动运动，对待磨削螺母滚道进行成型磨削加工，软轴磨头系统的Z轴向进给与待磨削螺母的C轴回转运动之间存在如下关系：

                                                       

       其中z为软轴磨头系统的Z轴向进给位移，c为待磨削螺母的C轴回转运动的旋转角度，s为待磨削螺母的导程。