长滚珠丝杠辅助支撑装置在机床中的设计与应用

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Ｐ一 ． （ ａ ０５ ＭＰ ）并稳 定时 ，然后 调 节 Ｙ Ｄ Ｋ ５压 力继 电
始对滚珠 丝杠进 行支撑 ，运动过 ４点位 置后 ，轴 承 ２ 开始 与压块 ３完全脱开 。 这 样 即可 完成 了支 撑 装置 的 一次 运 动 支 撑 工作 过程 ，当丝母 座 返 回 时与 上 述相 同。这 种 结 构 的特
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长滚珠丝杠辅助支撑装置 在机床中的设计与应用
桂 林 机 床 股 份 有 限公 司 （ 西 广 ５ １０ ４ ０ １） 黄 小 林
近年 来 ，滚珠 丝 杠 副 作 为 数 控 机床 直线 驱 动 执 行单 元 ，在 机 床行 业 得 到 广 泛 运 用 ，推 动 了机 床 行 辅 助支撑装 置 的工 作 原 理 主要 是利 用 活 塞 上 下有 效 面积 差 ，在 相 同 的压 力 Ｐ作 用 下 ，产 生 的 液 力来 支
点是结 构 较复 杂 ，控 制 灵 活 ，支撑 力 比较 稳定 ，使
用可靠 。
２ ．气动 式辅 助 支撑 装置 的 工作原 理 及过 程
气 动式辅 助支撑装 置 的工作 原理如 图 ５和图 ６所 示 ，工作 过程 与 液 压 式基 本 一 样 ，不 同 的 是 ：液 压
（ Ｐ ）时 ，Ｙ Ｏ电磁 球 阀断 开 ，从而 保 证辅 助 支撑 Ｍａ Ｖ
７ ．活 塞 ８ 基 板 ９ ． ．床身
图 １ Ｘ ２ １／ 机床纵 向进给装置 Ｋ４６６
】丝杠 ２ ． ．Ｔ作 台 ３ ．丝母座
５ ．压块 ６ ．电动机 ７ 床身 ．
（ ）液压式 辅助支撑 装置 的液 压原理及调 试过 程 ２ 如 图 ３所 示 ，首先 把球 阀关好 ，然 后 起 动 变量 泵 ，
撑装 置可分 为液 压式 和气动式 。 （ ） 液压式 辅 助 支撑 装 置 的工 作 原理 液 压 式 １
Ｊ ０定压输 出减 压 阀。观 察 表 １的 同时 ，以导轨 为 基 Ｙ 准 ，在 图 １的丝杠上端 进 行百 分表 测量 ，保证 测量 点
与丝杠上 的多 点 位 置 一 致。 当压 力 Ｐ达 到 所 需压 力
装 置的工作 压力在 Ｐ± ． （ ａ ０ ５ ＭＰ ）范 围之 内。
式辅助支 撑 装 置 的支 撑力 是 靠 液 力提 供 ，并 且 油压
可 以储存 在 蓄 能器 中 ；而 气动 式 辅 助支 撑 装 置是 靠
球
气 源持续 提 供 的气 压 进 行支 撑 。在 压 缩 过程 中 ，过 大的压力 靠安 全 阀直 接排 出 ，噪 声 比较 大。这 两 种
如图 ２所 示 ，则 辅 助 支 撑 装 置 装 配好 后 要 求 的
支 撑 力
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振 动等 问题 ，进 而影 响机 床 的运 动 精度 和 加工 精 度 ，
而且对轴 承 会 产生 很 大 的作 用 力 ，轴 承 又会 反作 用
式 中
撑滚 珠丝杠 。
业 的 数 控 化 发 展 。 但 当 滚 珠 丝 杠 过 长 时 ，采 用 的 “ 丝杠 转动一 螺母 移动 ” 的驱 动方式 来 定 位安装 的长 滚珠 丝杠 ， 由于 其 长 径 比太 大 ，丝 杠 越 长 ，挠 度 也
越大 ，势必会 导 致 滚 珠 丝 杠 中 间 因重 力 而 向下 弯 曲 变形 。在 自身 的重 力 及 旋 转 时 产 生 的 惯 性 作 用 下 ， 使得长 滚珠 丝 杠在 高 速 转 动 时 就会 产 生 一 系 列 谐 波
不同 的装 置各 有 优 劣 ，可 以根 据 实 际情 况 采 用不 同 的支撑方 式。
器的 Ｌ位 ，即支撑装置正常 工作 的最低压 力 ；继续 调
节 Ｊ Ｏ定压输 出减压 阀 和 Ｚ Ｂ Ｙ Ｄ ２溢 流 阀 ，当压 力达 到
所 需 压 力 Ｐ＋ ． （ Ｐ ）并 稳 定 时 ，调 节 Ｙ Ｄ ０５ Ｍ ａ Ｋ ５压 力
继电器的 Ｈ位 ，即完成 支撑 装置正常 工作 的最高允 许 压 力的调 节 。 当支 撑 压 力低 于 Ｐ一０ ５ （ ａ ． ＭＰ ）时 ， Ｙ ０电磁 球 阀开 始 工 作 并 进 行 充 压 ；达 到 Ｐ ＋０ ５ Ｖ ．
—— 活 塞的上直 径 （ ｜ ； ｉｍ） Ｉ ｄ—— 活塞 的下直 径 （ ｌ１ ； ｎｌ ｌ）
Ｊ — 油压 （ ａ 。 Ｐ — ＭＰ ）
于 丝杠 ，这会 加 速 丝杠 和 轴 承 的磨 损 ，对 丝杠 的精 度 和寿命 很不利 。
为获得 高传 动 精 度 ，除 了 加大 滚 珠 丝 杠 副直 径 来提 高本 身 的 刚度 外 ，现 在 大 多都 是 增 加 辅 助 支 撑 装置 来增 强 丝 卡 Ｔ的刚 性 ，从 而 提 高机 床 的精 度 和 稳 定性 。如 图 １所示 为 Ｘ ２ １／ Ｋ ４ ６ ６数 控龙 门机床 的纵 向
４ 丝 母 ．
８ 辅 助 支撑装 置 ．
同时接通 Ｙ ０电磁球 阀和 Ｙ Ｄ Ｖ Ｋ ５压力 继电器 ，变量 泵
持续 向 油 路 提 供 油 压 源 ，通 过 调 节 Ｚ Ｂ Ｄ ２溢 流 阀 和
１ ．工作 原 理 及工 作 过 程 根据提供 支撑 力 的 介 质 不 同 ，滚 珠 丝 杠 辅 助 支
进给装 置 ，由于行程 长Байду номын сангаас，丝杠跨 度 ６５ ０ ０ ｍｍ，为 了提 高机床 的精 度 ，就使 用 了丝杠辅 助 支撑装 置 。
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图 ２ 液压式辅 助支撑装 置
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１ ．导柱 ２ 轴承 ３ 压块 ４ ． ．Ｔ作 台 ５ ．丝杠 １．液压 缸 ０ ｌ． 盖 １压 ６ ．支撑 轮 ｌ 调 整垫 ２