[发明专利]一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置及研磨方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置，其特征在于：包括工作台、夹紧台和气动负载控制系统三部分组成，所述的工作台的上表面两侧且沿长度方向对称设置有用于与所述的夹紧台底部滑槽滑动配合的Y轴滑轨，所述的工作台的上表面一端设置有用于固定滚珠丝杠工件一端的三爪卡盘，所述的工作台的上表面且位于所述的三爪卡盘的相对侧设置有用于固定所述的滚珠丝杠工件另一端的机床尾座，所述的三爪卡盘的中心轴上连接有用于驱动所述的滚珠丝杠工件旋转的伺服电机，所述的伺服电机的转轴上设置有用于获取所述的滚珠丝杠工件摩擦转矩值的动态扭矩传感器；所述的夹紧台位于所述的三爪卡盘与所述的机床尾座之间，所述的夹紧台的两侧对称设置有与所述的Y轴滑轨相垂直的X轴滑轨，所述的夹紧台上对称设置有两块与所述的X轴滑轨滑动配合的夹板，所述的夹板的内侧设置有用于对所述的滚珠丝杠工件进行研磨加工的研磨螺母，所述的研磨螺母上设置有压力传感器，两块所述的研磨螺母之间形成所述的滚珠丝杠工件的夹持空间；所述的气动负载控制系统包括两个用于驱动所述的夹板移动并向所述的滚珠丝杠工件施加负载的气缸，所述的气缸对称设置在所述的夹板的外侧，所述的气缸电连接有电磁阀，所述的电磁阀分别电连接电源开关和用于将电信号转化为气压大小值的气动比例伺服阀，所述的气动比例伺服阀的一端连接气源且另一端通过PLC控制器与所述的压力传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置，其特征在于：所述的研磨螺母的螺旋沟槽的深度大于所述的滚珠丝杠工件的螺旋沟槽深度1-2mm。

3.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置，其特征在于：所述的研磨螺母的螺旋部分截面廓型采用与所述的滚珠丝杠工件的螺旋沟槽曲面相适配的圆弧形状。

4.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置，其特征在于：所述的研磨螺母的螺旋起始点设置有倾斜倒角。

5.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺旋沟槽研磨装置，其特征在于：所述的工作台上设置有若干个与所述的Y轴滑轨平行的导向槽，所述的三爪卡盘和所述的机床尾座分别与所述的导向槽滑动配合。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的研磨装置进行滚珠丝杠螺旋沟槽研磨的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将滚珠丝杠工件置于两个研磨螺母之间并将其两端相应固定在三爪卡盘和机床尾座中，通过气动负载控制系统控制研磨螺母以设定的目标研磨压力对滚珠丝杠工件进行研磨，通过伺服电机控制滚珠丝杠工件的转速以及正反转次数；

(2)将滚珠丝杠工件全长研磨一次，通过动态扭矩传感器采集摩擦转矩值；

(3)若步骤(2)采集的摩擦转矩值在全长研磨过程中为固定值，则说明该滚珠丝杠工件螺旋沟槽的整体表面质量均匀一致，设置气动负载控制系统的恒定研磨压力为50N～60N，伺服电机的转速为50r/min，研磨15-25次直至获得表面达目标光滑度的滚珠丝杠工件；

(4)若步骤(2)采集的摩擦转矩值在全长研磨过程中仅某一时间段内为固定值且在相邻时间段为不同的值，则说明该滚珠丝杠工件螺旋沟槽的整体表面质量不均匀，设置气动负载控制系统的恒定研磨压力为50N～60N，伺服电机的转速为50r/min，且将该滚珠丝杠工件按不同的摩擦转矩值分为N段，每一段的表面质量均匀一致，滚珠丝杠工件任一段在研磨螺母中采用的研磨次数计算公式如下：

其中C为正反研磨次数系数，取30-40次，n＝1、2、3…N，n表示为滚珠丝杠工件按不同摩擦转矩值分隔的任一段，Rz为滚珠丝杠螺旋沟槽的轮廓曲线峰高的最大值和轮廓曲线谷深的最大值之间的距离，x为采集的摩擦转矩值，计算所得的研磨次数结果四舍五入取自然数，经分段研磨最终获得整体表面质量均一且表面达目标光滑度的滚珠丝杠工件。