大导程螺母的挤压装置论文和设计-崔鑫

全文摘要

一种大导程螺母的挤压装置，将刀具的螺旋进给运动，分为刀具的直线进给运动和工件的旋转运动，通过分别控制刀具和工件的运动状态，从而实现任意导程螺母内滚道的加工。通过控制挤压装置的下压速度来控制刀具的轴向进给，通过控制电机的转速实现工件的周向旋转运动，最终使刀具与工件之间形成螺旋进给运动，完成螺母内滚道的加工。本装置解决了大导程滚珠丝杠螺母副中螺母加工的难题，具有很好的应用前景。

主设计要求

1.一种大导程螺母的挤压装置，其特征是:包括旋转工作台（1）、刀架（2）、支撑架（3）、挤压装置（4）和底座（5）五部分；旋转工作台(1)固定安装在底座（5）的上表面；支撑架（3）和底座（5）固定连接；刀架（2）与支撑架（3）固定连接；挤压装置（4）固定安装在支撑架（3）的上表面。

设计方案

2.根据权利要求1中所述的大导程螺母的挤压装置，其特征在于：所述的旋转工作台(1)包括三爪卡盘（1-1）、旋转压板（1-2）、转台轴承（1-3）、齿圈（1-4）、小齿轮（1-5）、连接板（1-6）、减速器（1-7）、电机（1-8）、外围板（1-9）和旋转支撑（1-10）；旋转支撑（1-10）固定连接在底座（5）的上表面；转台轴承（1-3）固定连接在旋转支撑（1-10）上；旋转压板（1-2）与转台轴承（1-3）固定连接；三爪卡盘（1-1）固定安装在旋转压板（1-2）上；齿圈（1-4）与旋转压板（1-2）固定连接；连接板（1-6）固定安装在旋转支撑（1-10）上；电机（1-8）和减速器（1-7）固定连接，减速器（1-7）固定连接在连接板（1-6）上；小齿轮（1-5）固定安装在减速器（1-7）上，外围板（1-9）固定安装在旋转支撑（1-10）上。

3.根据权利要求1中所述的大导程螺母的挤压装置，其特征在于：所述的刀架（2）包括竖直导杆（2-1）、竖直滑块（2-2）、水平滑块（2-3）、挤压刀具（2-4）、水平压杆（2-5）、弹簧（2-6）和紧定螺钉（2-7）；竖直导杆（2-1）固定安装在支撑架（3）上；竖直滑块（2-2）套在竖直导杆（2-1）上；水平压杆（2-5）通过弹簧（2-6）悬挂在支撑架（3）的下方且与竖直滑块（2-2）固定连接；水平滑块（2-3）套在水平压杆（2-5）上，通过紧定螺钉（2-7）与水平压杆（2-5）固定连接，水平压杆（2-5）上刻有均匀的刻度线，用于精确固定水平滑块（2-3）的位置；挤压刀具（2-4）与水平滑块（2-3）固定连接；所述的挤压刀具（2-4）由刀杆（2-41）和挤压头（2-42）组成，挤压头（2-42）与刀杆（2-41）固定连接。

4.根据权利要求1中所述的大导程螺母的挤压装置，其特征在于：所述的挤压装置（4）为一种新型交流永磁直驱的伺服电机，主要由闷盖（4-1）、旋转变压器(4-2)、保持架(4-3)、滚柱(4-4)、轴承(4-5)、透盖(4-6)、轴(4-7)、定子铁芯(4-8)、机壳(4-9)、定子绕组(4-10)、永磁体(4-11)、电机转子(4-12)、套筒(4-13)和键(4-14)组成；闷盖(4-1)和透盖(4-6)分别固定连接在机壳(4-9)的两端，与机壳(4-9)组成了整个挤压装置（4）的外壳；所述的套筒(4-13)为螺纹通孔，透盖(4-6)为花键通孔；套筒(4-13)的两端支承在两个轴承(4-5)的内孔中；套筒(4-13)的一端布置安装有旋转变压器(4-2)，旋转变压器(4-2)分为旋变定子和旋变转子两部分，其中旋变定子与闷盖(4-1)固定连接，旋变转子与套筒(4-13)固定连接；所述的轴(4-7)分为外花键段(7-1)，螺纹段(7-2)；外花键段(7-1)在透盖(4-6)的内部花键通孔中滑移，螺纹段(7-2)与四周均匀分布的滚柱(4-4)连接；滚柱(4-4)与套筒(4-13)的内螺纹通孔连接；定子铁芯(4-8)、永磁体(4-11)和定子绕组(4-10)组成了电机定子，电机定子固定在机壳(4-9)的内圆柱内孔中；定子铁芯(4-8)的径向均布若干个斜槽，永磁体(4-11)和定子绕组(4-10)分布在定子铁芯(4-8)的径向斜槽中；电机转子(4-12)呈外凸齿状，同心安装在电机定子的心部；电机转子(4-12)固定连接在套筒(4-13)的外圆柱面上。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机械制造技术领域，涉及一种大导程螺母的挤压装置，用于任意导程螺母内滚道的加工。

背景技术

滚珠丝杠副作为伺服进给驱动系统中的主要传动机构之一，占据着直线运动应用领域的绝大部分市场。随着高速加工技术的发展，机床进给速度越来越高，但仍不能满足高速化的要求，如何提高机床的进给速度成为学术界关注的焦点。提高驱动丝杠的转速和加大丝杠的导程都可以得到较高的进给速度,但丝杠转速的提高受到滚珠丝杠副临界转速的限制。目前滚珠丝杠副进给速度的提高主要通过增大滚珠丝杠副的导程来实现，但是导程的增大会使丝杠副加工制造难度大大提升。

在加工滚珠丝杠副中的螺母螺纹滚道时，采用最多的是成型磨削法，将砂轮的轴向截面加工成“哥特式”弧形,砂轮轴线相对螺母的中心线成螺旋升角进行安装，对工件进行磨削。由于受空间结构和尺寸的限制，大导程螺母的内螺纹滚道加工是快进给丝杠螺母副制造中的技术瓶颈。现有的大导程螺母的内螺纹滚道的磨削加工，在螺母的规格、轴向长度、导程方面受到严格的限制。

本实用新型提供了一种大导程螺母的挤压装置，将刀具的螺旋进给运动，分解为刀具的直线进给运动和工件的旋转运动，分别控制刀具和工件的运动状态，从而实现任意导程螺母内滚道的加工，解决大导程螺母内滚道无法加工的难题，适应于刚度较差的材料加工内螺纹滚道。

发明内容

本实用新型采用的技术方案如下：

一种大导程螺母的挤压装置，包括旋转工作台1、刀架2、支撑架3、挤压装置4和底座5五大部分；旋转工作台1固定安装在底座5的上表面；支撑架3和底座5固定连接；刀架2与支撑架3固定连接；挤压装置4固定安装在支撑架3的上表面。

所述的刀架2包括竖直导杆2-1、竖直滑块2-2、水平滑块2-3、挤压刀具2-4、水平压杆2-5、弹簧2-6和紧定螺钉2-7；竖直导杆2-1固定安装在支撑架3上；竖直滑块2-2套在竖直导杆2-1上；水平压杆2-5通过弹簧2-6悬挂在支撑架3的下方且与竖直滑块2-2固定连接；水平滑块2-3套在水平压杆2-5上，通过紧定螺钉2-7与水平压杆2-5固定连接，水平压杆2-5上刻有均匀的刻度线，用于精确固定水平滑块2-3的位置；挤压刀具2-4与水平滑块2-3固定连接；所述的挤压刀具2-4由刀杆2-41和挤压头2-42组成，挤压头2-42与刀杆2-41固定连接。

所述的挤压装置4为一种新型交流永磁直驱的伺服电机，主要由闷盖4-1、旋转变压器4-2、保持架4-3、滚柱4-4、轴承4-5、透盖4-6、轴4-7、定子铁芯4-8、机壳4-9、定子绕组4-10、永磁体4-11、电机转子4-12、套筒4-13和键4-14组成；闷盖4-1和透盖4-6分别固定连接在机壳4-9的两端，与机壳4-9组成了整个挤压装置4的外壳；所述的套筒4-13为螺纹通孔，透盖4-6为花键通孔；套筒4-13的两端支承在两个轴承4-5的内孔中；套筒4-13的一端布置安装有旋转变压器4-2，旋转变压器4-2分为旋变定子和旋变转子两部分，其中旋变定子与闷盖4-1固定连接，旋变转子与套筒4-13固定连接；所述的轴4-7分为外花键段7-1，螺纹段7-2；外花键段7-1在透盖4-6的内部花键通孔中滑移，螺纹段7-2与四周均匀分布的滚柱4-4连接；滚柱4-4与套筒4-13的内螺纹通孔连接；定子铁芯4-8、永磁体4-11和定子绕组4-10组成了电机定子，电机定子固定在机壳4-9的内圆柱内孔中；定子铁芯4-8的径向均布若干个斜槽，永磁体4-11和定子绕组4-10分布在定子铁芯4-8的径向斜槽中；电机转子4-12呈外凸齿状，同心安装在电机定子的心部；电机转子4-12固定连接在套筒4-13的外圆柱面上。

一种大导程螺母的挤压装置，将刀具的螺旋进给运动，分解为刀具的直线进给运动和工件的旋转运动，通过分别控制刀具和工件的运动状态，从而实现任意导程螺母内滚道的加工；在本装置中，刀具的直线运动为挤压刀具2-4的竖直下压运动，通过控制挤压装置4的下压速度来控制挤压刀具2-4的轴向进给；工件装夹在旋转工作台1上，通过控制电机1-8的转速控制工件的周向旋转速度，最终使挤压刀具2-4与工件之间形成螺旋进给运动，完成螺母内滚道的挤压加工。

附图说明

图1为大导程螺母的挤压装置的外形图。

图2为大导程螺母的挤压装置的主视图。

图3为旋转工作台的全剖视图。

图4为刀架的外形图。

图5为挤压刀具的外形图。

图6为挤压装置的轴向全剖视图。

图7为挤压装置的径向全剖视图。

图8为挤压装置中轴的外形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

一种大导程螺母的挤压装置，包括旋转工作台1、刀架2、支撑架3、挤压装置4和底座5五大部分；旋转工作台1固定安装在底座5的上表面；支撑架3和底座5固定连接；刀架2与支撑架3固定连接；挤压装置4固定安装在支撑架3的上表面；工件装夹在旋转工作台1中的三爪卡盘1-1上，当电机1-8工作时，电机1-8带动三爪卡盘1-1旋转，实现工件的周向旋转，同时挤压装置4工作，下压刀架2，实现挤压刀具2-4的轴向进给，从而实现工件与刀具之间的螺旋进给运动，在工件的底孔内壁上加工出螺旋滚道。

所述的旋转工作台1包括三爪卡盘1-1、旋转压板1-2、转台轴承1-3、齿圈1-4、小齿轮1-5、连接板1-6、减速器1-7、电机1-8、外围板1-9和旋转支撑1-10；旋转支撑1-10固定连接在底座5的上表面；转台轴承1-3固定连接在旋转支撑1-10上；旋转压板1-2与转台轴承1-3固定连接；三爪卡盘1-1固定安装在旋转压板1-2上，用于工件的定位和夹紧；齿圈1-4与旋转压板1-2固定连接；连接板1-6固定安装在旋转支撑1-10上；电机1-8和减速器1-7固定连接；减速器1-7固定连接在连接板1-6上；小齿轮1-5固定安装在减速器1-7上；外围板1-9固定安装在旋转支撑1-10上；电机1-8转动带动小齿轮1-5转动，小齿轮1-5带动齿圈1-4转动，齿圈1-4与旋转压板1-2固定连接，从而带动旋转压板1-2转动，三爪卡盘1-1固定连接在旋转压板1-2上，三爪卡盘1-1带动工件转动，实现工件的周向旋转。

所述的刀架2包括竖直导杆2-1、竖直滑块2-2、水平滑块2-3、挤压刀具2-4、水平压杆2-5、弹簧2-6和紧定螺钉2-7；竖直导杆2-1固定安装在支撑架3上；竖直滑块2-2套在竖直导杆2-1上；水平压杆2-5通过弹簧2-6悬挂在支撑架3的下方且与竖直滑块2-2固定连接；水平滑块2-3套在水平压杆2-5上，通过紧定螺钉2-7与水平压杆2-5固定连接，水平压杆2-5上刻有均匀的刻度线，用于精确固定水平滑块2-3的位置；挤压刀具2-4与水平滑块2-3固定连接；通过紧定螺钉2-7可调节水平滑块2-3的位置，从而实现挤压刀具2-4的径向进给，调节每一次的挤压层厚度；所述的挤压刀具2-4由刀杆2-41和挤压头2-42组成，挤压头2-42与刀杆2-41固定连接。

本实用新型的工作原理：一种大导程螺母的挤压装置，将刀具的螺旋进给运动，分解为刀具的直线进给运动和工件的旋转运动，通过分别控制刀具和工件的运动状态，从而实现任意导程螺母内滚道的加工。在本装置中，刀具的直线运动为挤压刀具2-4的竖直下压运动，通过控制挤压装置4的下压速度来控制挤压刀具2-4的轴向进给；工件装夹在旋转工作台1上，通过控制电机1-8的转速控制工件的周向旋转速度，最终使挤压刀具2-4与工件之间形成螺旋进给运动，完成螺母内滚道的加工。

具体工作过程：一种大导程螺母的挤压装置，工件装夹在旋转工作台1中的三爪卡盘1-1上，通过电机1-8带动工件做周向旋转运动。挤压刀具2-4固定安装在刀架2上，挤压装置4平稳的下压刀架2，使得挤压刀具2-4实现轴向的进给，对工件进行挤压，在完成一次挤压后，刀架2恢复原位，通过调节紧定螺钉2-7实现挤压刀具2-4的径向进给，进行第二次挤压，以此往复，最终完成螺母内滚道的加工。

设计图

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主设计要求

设计方案

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