[发明专利]一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副及安装方法

说明书

本发明公开了一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副及安装方法，是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；所述的丝杠穿过所述的环状超磁致伸缩致动器，在环状超磁致伸缩致动器的一侧安装与丝杠配合的左螺母，另一侧安装有与丝杠配合的右螺母，所述的左螺母通过左平键与左预紧连接盘相连接，左预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上，所述的力传感器安装在环状超磁致伸缩致动器与左螺母之间；所述的右螺母通过右平键与右预紧连接盘相连，所述的右预紧连接盘安装在环状超磁致伸缩致动器上。

技术领域

本发明涉及一种预紧力可以手动和自动调控的组合式双螺母滚珠丝杠副，属于数控机床的功能部件领域，涉及滚动功能部件的双螺母滚珠丝杠副。

背景技术

装备制造业的强弱直接反映了一个国家的国民经济和国防建设发展水平，而数控机床是装备制造业发展的基础，功能部件作为数控机床三大构成部分之一，其性能是影响机床总体性能和精度的重要因素。滚珠丝杠副作为重要的功能部件具有摩擦小、传动效率高、传动精度及刚度高等优点，被广泛用于数控机床、加工中心进给系统。然而，从中国质量协会发起的数控机床用户满意度调查情况可看出，滚珠丝杠工作过程中预紧力和间隙变化是引起数控机床精度保持性差的主要原因之一。

滚珠丝杠副的预紧力是影响其摩擦力矩及波动量的主要因素，决定了其动态操作性能及使用寿命，对螺母施加预紧力，可以消除由制造误差和装配原因引起的轴向间隙，提高滚珠丝杠副的轴向刚度和定位精度。然而，预紧力过大会增大驱动力矩，加剧滚珠与丝杠之间的疲劳磨损，降低滚珠丝杠副传动效率，增加温升，缩短工作寿命。研究显示双

螺母预紧法具有更高的定位能力和更好的运动平稳性，其轴向接触刚度优于单螺母预紧结构。

传统的双螺母预紧方式主要有垫片式、螺纹式、齿差式及弹簧式四种，垫片式预紧通常采用在滚珠丝杠副的两个螺母之间加垫片，调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧力的目的，此预紧结构简单，刚性高，预紧可靠且不易松弛，在进给系统中常被采用。但丝杠副预紧力一般在生产厂家预先设定，加工过程中不能自动调整，长时间的工作磨损引起预紧力大小的变化，从而降低传动精度。而预紧力的调整维护需人工实现，这将耗费大量的人力物力。

中国专利文献CN203656087U公开的《预紧力可精确调整的双螺母滚珠丝杠副》和CN105965307A公开的《双螺母滚珠丝杠副预紧力调节预测量装置及直线进给系统》可以自动检测预紧力的变化实现滚珠丝杠副预紧力的精确调整，但不能实现自动实时调整。

CN106017915A公开的《一种精确预紧和加载的滚珠丝杠副精度保持性试验装置》采用压力传感器检测两螺母之间的预紧力，并通过压电陶瓷致动器的伸缩量来精确控制丝杠螺母预紧力的大小实现预紧力的自动补偿，但压电陶瓷致动器输出的应变和力相对较小，且其工作电压较高。

CN1045253A公开的《一种双螺母滚珠丝杠副自动预紧装置》采用力传感器和超磁致伸缩筒体实现双螺母滚珠丝杠副预紧力的自动调控，但结构设计侧重于原理，预紧螺栓难以施加均匀的初始预紧力，气动散热效果不佳，滚珠丝杠副未考虑与实际工作台之间的安装。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种能够对预紧力进行实时检测，实现预紧力手动和自动精确调整的组合式双螺母滚珠丝杠副。该装置便于与工作台安装，使用灵活，实现了双螺母间扭矩传递，能够保证预紧力沿螺母周向均匀分布，预紧力调整范围大且可根据外部负载变化或磨损情况实时调整。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种组合式预紧力可调的双螺母滚珠丝杠副，是由丝杠、左螺母、左平键、左预紧连接盘、力传感器、环状超磁致伸缩致动器、右预紧连接盘、右平键和右螺母组成的；