[发明专利]一种自动补偿热变形的滚珠丝杠副

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动补偿热变形的滚珠丝杠副，属于先进制造领域。

背景技术

随着高速加工技术的广泛应用，滚珠丝杠副的线速度越来越高，目前的线速度可达90～120m/min。在运行过程中，由于滚珠丝杠副以及轴承滚珠与滚道的高速相对运动，摩擦力做功产生大量的热，致使滚珠丝杠副产生热变形进而产生加工误差。

有研究表明，热变形误差约占总误差的30％～50％。在精密加工中这个比例可高达70％。对于滚珠丝杠副而言，工程中主要关心其螺母位置丝杠的轴向变形量。所以有必要设计一种补偿其轴向变形的滚珠丝杠副。现有滚珠丝杠副热变形补偿技术主要停留在采用建立热变形模型进而通过数控系统进行补偿的方法上。现有的技术中，尚未有能够自动补偿热变形的滚珠丝杠副。

发明内容

本发明的目的是为了补偿滚珠丝杠副轴向热变形和提高其精度稳定性，为此设计了一种可自动补偿热变形的滚珠丝杠副。

为实现上述目的。本发明采用的技术方案是：一种自动补偿热变形的滚珠丝杠副，包括：滚珠丝杠本体(1)、芳纶纤维(2)和粘合剂(3)，滚珠丝杠本体(1)和芳纶纤维(2)通过粘合剂(3)粘结在一起。

沿滚珠丝杠本体(1)的丝杠轴轴向上钻通孔，在通孔的孔壁上通过粘合剂(3)粘贴布置芳纶纤维(2)，使芳纶纤维(2)的方向与滚珠丝杠本体(1)的轴向保持一致。

当丝杠轴受热膨胀时，芳纶纤维(2)同样受热温度升高，而芳纶纤维(2)在长度方向上具有负热膨胀系数，其受热在长度上收缩，芳纶纤维(2)在长度方向上的弹性模量大，所以在芳纶纤维(2)和滚珠丝杠本体(1)的内壁通过粘合剂(3)粘贴牢固的前提下，芳纶纤维(2)会对滚珠丝杠本体(1)在轴向的热膨胀具有大的阻碍作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用负热膨胀系数纤维材料，使其与丝杠轴共同受热，受热后自动对丝杠轴的轴向膨胀起阻碍作用，不用采用控制装置，能自适应补偿丝杠轴热膨胀导致的误差，提高滚珠丝杠副的精度稳定性。丝杠轴开孔虽然会对其弯曲刚度和轴向刚度有影响，但是芳纶纤维的弹性模量较大，芳纶纤维的轴向布置将提高其弯曲刚度和轴向刚度，不会对其刚度有影响。

附图说明

图1为本发明装置的自动补偿热变形滚珠丝杠副结构示意图。

图2为本发明装置的自动补偿热变形滚珠丝杠副结构放大结构示意图。

图中：1、滚珠丝杠本体，2、芳纶纤维，3、粘合剂。

具体实施方式

以下结合附图1-2，对本装置进行进一步说明。

步骤1：沿滚珠丝杠本体1的轴向上打一个通孔。

步骤2：在通孔内壁的轴向方向布置芳纶纤维2，芳纶纤维2与滚珠丝杠本体1之间通过粘合剂3粘结，同时，使芳纶纤维2长度方向与通孔的轴向一致。

步骤3：将螺母安装在滚珠丝杠本体1的丝杠轴上。

丝杠在轴向上受热膨胀，由于芳纶纤维在长度方向上具有负热膨胀系数，在受热时收缩，对丝杠在轴向上有“拉回”的效果，使丝杠的热变形得到了自动补偿。

在滚珠丝杠本体1的轴向方向上钻一个通孔，在通孔的内壁布置芳纶纤维，使纤维长度方向与轴向保持一致。由于丝杠在弯曲或轴向拉压时，芳纶纤维被拉长或缩短，且芳纶纤维的弹性模量较大，所以完全能够补偿滚珠丝杠打孔产生的刚度损失。