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简易实用的滚珠丝杠支撑装置

1.问题分析

在工作台移动式龙门铣床中,工作台的驱动方式分滚珠丝杠驱动和齿轮齿条驱动两种方式,而在滚珠丝杠驱动方式中,工作台移动行程较短的因丝杠弯曲和挠度变形微小,一般不采用辅助支撑结构。工作台移动行程较长的一般采用液压式支撑方式或不采用支撑,液压式支撑结构比较复杂,稳定性好,但维修不方便。不支撑会引起滚珠丝杠弯曲和挠度变形,降低机床的稳定性和进给轴的移动精度。

在立柱固定工作台移动式龙门铣床中,工作台移动由伺服电动机通过滚珠丝杠驱动,滚珠丝杠两端由轴承座支撑。但当工作台行程较大时,由于丝杠太长,中间悬空部分就会因自重而引起丝杠挠度变形,使滚珠丝杠中间部分产生向下的弯曲,因此会影响工作台移动的稳定性,从而引起进给轴移动精度的误差,以致于对工件的加工精度产生误差,也会影响整机动态运行的平稳性。

因此,为了弥补机床加工精度的损失,通过在丝杠中间部位增加弹性丝杠辅助支撑装置,减少或消除丝杠的弯曲和挠度变形,从而减小了工作台移动的定位精度误差和对工件加工精度的影响,增加了运动部件的平稳性和安全性。

2.结构概述及工作原理

可以设计一种减小长丝杠引起的弯曲和挠度变形,增加工作台运动平稳性的装置,本装置就是基于螺旋弹簧动态弹性变形来实现。根据工作台重量和行程,计算出需要的丝杠直径和长度,从而计算出丝杠的挠度变形和弯曲位移量,再根据弯曲量和挠度变形计算出弹簧的刚度和变形量。按照如图1所示的丝杠支撑结构,实现减小或消除丝杠引起的挠度变形和弯曲,降低丝杠弯曲产生的振动。

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1.左轴承座2.床身3.工作台4.滚珠丝杠5.右轴承座6.伺服电动机

如图1所示,工作台3通过由伺服电动机6驱动滚珠丝杠4实现前后移动,滚珠丝杠4左端通过左轴承座1固定在床身2上,滚珠丝杠4右端通过右轴承座5固定在床身2上,支撑装置位于丝杠中间部位,根据丝杠的长度,可适当增加几处支撑点。

如图2所示,滚轮2左右两边对称的分别安装在支撑杆3上,滚轮2左右两边支撑滚珠丝杠1

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1.滚珠丝杠2.滚轮3.支撑杆

如图3是支撑装置工作原理图,当工作台1向右移动到丝杠支撑部位时,固定在工作台1上的上斜板3会压下下斜板7,下斜板7会带动滚轮5、支撑杆8同步向下移动,螺旋弹簧9被压缩,两侧的支撑轮5与滚珠丝杠4脱离。当工作台1移动出支撑部位时,上斜板2与下斜板7脱开,被压缩螺旋弹簧9张开,从而带动支撑杆8和滚轮5同步上升,两侧的支撑轮5与滚珠丝杠4重新接触,进行弹性支撑。反之亦然,通过螺旋弹簧的弹性变形来减少滚珠丝杠的弯曲和挠度变形,从而使得工作台的移动更加平稳、安全、可靠。

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1.工作台23.上斜板4.滚珠丝杠5.滚轮6.螺钉7.下斜板8.支撑杆9.螺旋弹簧

3.结语

通过以上滚珠丝杠辅助支撑装置,实现了降低滚珠丝杠弯曲和减少挠度变形的功能,从而保证了工作台的移动精度,提高了机床的精度和刚性。这种丝杠支撑装置结构简单可靠,维修性好,成本低,可有效减少或消除滚珠丝杠引起的挠度变形和弯曲,提高机床加工轴的定位精度和运行平稳性。

点击次数: 更新时间:2015-05-05