[发明专利]双螺母滚珠丝杠副预紧力调节与测量装置及直线进给系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节与测量装置及直线进给系统，属于机械制造技术领域。

背景技术

数控机床作为基础制造装备，在制造业中的应用越来越广泛，对国家基础工业发展起到重要作用。数控机床进给系统一般依靠两种传动方式：滚珠丝杠副传动和直线电机传动。目前数控机床仍多采用成熟的滚珠丝杠副作为进给系统的传动部件。

为了提高零件的加工精度，目前对滚珠丝杠副的振动特性和进给精度的要求越来越高，一般采用的手段有提高结构刚度与装配精度、采用螺母预紧等，其中螺母预紧因其可操作性更强且更经济，在数控机床直线进给系统中得到广泛应用。按预加负载形式分，可分为单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球直径预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧等，数控机床上常用双螺母垫片式预紧。双螺母垫片预紧形式是在两个螺母之间增加刚性垫圈使两螺母之间产生轴向相对偏移从而产生轴向推力，并可通过调节垫片的厚度控制预紧力的大小。

双螺母预紧能够消除滚珠丝杠副的轴向间隙并提高轴向刚度，轴向刚度是滚珠丝杠副最重要的性能指标，对滚珠丝杠副的定位精度、动力学性能和传动性能等有很大的影响。滚珠丝杠副长时间运行后，由于丝杠与螺母之间的磨损，双螺母之间的预紧力会发生变化，从而影响滚珠丝杠副的轴向刚度；对于高动态运行情况下的滚珠丝杠副，需要滚珠丝杠副的刚度处于较高水平且基本维持恒定，以克服高加速度、外部干扰、以及负载变化带来的振动等。因此需要对滚珠丝杠副的预紧力进行实时监测，并能进行调整。

为了克服以上问题，现有技术一般采用在两个螺母之间放置分布式的加载和力测量装置，实现预紧力的调节和测量，然而这种方式属于多点受力，会引起预紧力的分布不均匀，导致丝杠螺母副运行中的轴向振动，以及丝杠和螺母受力过大的部位的磨损加剧，而且对零件的加工和装配精度要求很高，预紧力的调节需要进行多点调整，比较复杂。因此需要既能对双螺母预紧力进行实时测量并能精确调节，又能保证预紧力沿双螺母均匀分布、安装方便且容易保证安装精度的装置，从而将双螺母预紧力维持在一定范围内。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节与测量装置及直线进给系统，利用该装置可以对直接进给系统中的双螺母滚珠丝杠副的预紧力进行实时测量和精确调节，并且产生的预紧力分布均匀。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节与测量装置，其特征在于：它包括主丝杠螺母、螺母套筒、锁紧螺母、预紧螺母、推力轴承、前碟簧固定板、第一碟簧、第二碟簧、后碟簧固定板、环形压力传感器、传感器固定板、副丝杠螺母、副螺母连接板和工作台连接板；所述主丝杠螺母和副丝杠螺母通过滚珠间隔套接在滚珠丝杠上；所述螺母套筒为具有外螺纹的中空圆柱结构，所述螺母套筒的一端通过法兰与所述主丝杠螺母紧固连接；所述锁紧螺母和预紧螺母顺次通过螺纹连接在所述螺母套筒上，所述预紧螺母远离所述锁紧螺母的一侧设置有中空薄壁结构；所述推力轴承在预紧力的作用下与所述预紧螺母紧贴，所述推力轴承的内孔与所述预紧螺母的中空薄壁结构间隙配合；所述前碟簧固定板在预紧力的作用下与所述推力轴承紧贴，所述前碟簧固定板的两侧均设置有中空薄壁结构，所述前碟簧固定板靠近所述推力轴承一侧的中空薄壁结构与所述预紧螺母的中空薄壁结构间隙配合；所述第一碟簧的外圆侧在预紧力的作用下与所述前碟簧固定板紧贴，所述第一碟簧的内孔与所述前碟簧固定板远离所述推力轴承一侧的中空薄壁结构间隙配合；所述第二碟簧与所述第一碟簧反向放置，所述第二碟簧的内孔与所述第一碟簧的内孔在预紧力的作用下紧贴；所述后碟簧固定板与所述第二碟簧的外圆侧在预紧力的作用下紧贴，所述后碟簧固定板的内孔与所述前碟簧固定板的中空薄壁结构间隙配合；所述环形压力传感器在预紧力的作用下与所述后碟簧固定板紧贴，所述环形压力传感器的内孔与设置在所述传感器固定板一侧的中空薄壁结构间隙配合，所述传感器固定板在预紧力的作用下与所述环形压力传感器紧贴，所述传感器固定板的另一侧通过法兰与所述副丝杠螺母紧固连接；所述副螺母连接板为L形板，L形板的一端通过法兰与所述副丝杠螺母垂直紧固连接，所述L形板的另一端设置通过螺栓与所述工作台连接板连接；位于所述L形板上的用于与所述工作台连接板连接的螺栓孔为长圆孔。

所述螺母套筒、锁紧螺母、预紧螺母、推力轴承、前碟簧固定板、第一碟簧、第二碟簧、后碟簧固定板、环形压力传感器和传感器固定板均套接在所述滚珠丝杠上。