[发明专利]一种行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法

说明书

本发明公开了一种行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法，包括以下步骤：步骤1、确定待加工的行星滚柱丝杠副的基本参数以及承载大小；步骤2、根据所述步骤1中确定的行星滚柱丝杠副的基本参数以及承载大小建立行星滚柱丝杠副的变形和力平衡方程组；步骤3、根据所述步骤2所建立的变形和力平衡方程组迭代计算滚柱磨削加工的最佳磨削锥角；步骤4、确定滚柱磨削加工的工艺参数；步骤5、通过机床按步骤4确定的工艺参数对行星滚柱丝杠副的滚柱锥度进行磨削加工。本发明所提出的行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法能够在现有机床的加工能力下，有效提升行星滚柱丝杠副的载荷分布均匀性，以较低的成本和技术难度高效的加工滚柱，适用于批量化加工。

技术领域

本发明涉及行星滚柱丝杠副加工领域，尤其涉及一种行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法。

背景技术

行星滚柱丝杠副是一种实现旋转运动与直线运动相互转换的新型机构，其结构如图1所示，包含丝杠1、滚柱2、螺母3、保持架挡圈4、内齿圈5和保持架6组成。通过丝杠1、滚柱2和螺母3间的螺纹接触实现力的传递。通常有6～12根滚柱均匀分布在丝杠周围，这种行星式的结构使行星滚柱丝杠副相较于液压缸、梯形螺纹、滚珠丝杠等其他直线传动机构具有高承载、高刚度、高精度、耐冲击等突出优势，已被广泛应用于航空航天、武器装备、医疗设备等领域，随着机械设备机电一体化的快速发展，行星滚柱丝杠副的应用将得到进一步扩展，具有广阔的应用前景。

行星滚柱丝杠副作为螺纹传动的一种机构，存在螺纹间载荷分布不均匀的固有特性，即少部分螺纹牙分担了大部分载荷。载荷分布不均将严重影响行星滚柱丝杠副的承载能力，造成局部磨损加剧，减少服役寿命，以及导致运转过程的不平稳等问题。但是，由于结构和功能上的差异，普通螺纹连接件所使用的螺母内斜切、螺母切环槽等载荷均布加工方式均无法应用于行星滚柱丝杠副。因此，必须根据行星滚柱丝杠副的自身特点，开发专用的载荷均布加工方法。

针对上述问题，现有的技术方案主要是变螺距加工、变轴向速度加工、滚柱分段加工。然而，采用上述几种技术方案在实际加工中存在以下几个突出问题：(1)变螺距加工的螺距变动量非常微小，通常约1微米，该变动量极易被加工误差覆盖，对加工设备提出了极高的要求。若无法达到加工精度，不仅无法实现载荷均布的目的，反而可能造成行星滚柱丝杠副装配后的螺纹干涉风险；(2)变轴向速度加工要求刀具在加工时保持一定的加速度以达到变速的目的。但是由于机床传动链限制，现有的大部分螺纹磨床并不具备变轴向速度的功能，导致该技术方案可实施性较弱；(3)滚柱分段加工将滚柱划分为多段分别磨削加工，必然降低磨削效率，不利于大批量生产。因此，现有的行星滚柱丝杠副载荷均布加工方案需要较大的加工成本和技术难度，不利于批量化生产和推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法，解决现阶段滚柱丝杠副载荷分布加工方案中需要较大的加工成泵和技术程度，不利于批量化生产和推广的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种行星滚柱丝杠副的滚柱锥度磨削方法，包括以下步骤：

步骤1、确定待加工的行星滚柱丝杠副的基本参数以及承载大小；

步骤2、根据所述步骤1中确定的行星滚柱丝杠副的基本参数以及承载大小建立行星滚柱丝杠副的变形和力平衡方程组；

步骤3、根据所述步骤2所建立的变形和力平衡方程组迭代计算滚柱磨削加工的最佳磨削锥角；

步骤4、确定滚柱磨削加工的工艺参数；

步骤5、通过机床按步骤4确定的工艺参数对行星滚柱丝杠副的滚柱锥度进行磨削加工。

进一步的，所述的步骤1中行星滚柱丝杠副的基本参数包含丝杠、滚柱和螺母的大径、中径、小径、牙型角、螺纹升角、螺距、头数、螺母外圆直径、滚柱圆弧半径、滚柱个数、单根滚柱螺纹个数。