一種基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，屬于滾珠絲杠副振動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該結(jié)構(gòu)可以有效抑制滾珠絲杠副在高速旋轉(zhuǎn)下的橫向振動(dòng)。本發(fā)明中絲杠為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有減振棒。減振棒為多指瓣的長(zhǎng)圓柱體結(jié)構(gòu)，其外圓表面與空心絲杠內(nèi)表面采用過(guò)盈配合，以保證結(jié)合面間具有適度壓力。當(dāng)滾珠絲杠高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)過(guò)盈配合和高速旋轉(zhuǎn)離心力使摩擦棒外圓表面壓覆在滾珠絲杠空心內(nèi)表面上。滾珠絲杠橫向振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致絲杠和摩擦棒接觸面上產(chǎn)生微量滑動(dòng)摩擦，通過(guò)摩擦耗能消耗滾珠絲杠橫向振動(dòng)能量，已達(dá)到抑制振動(dòng)的效果。本發(fā)明提出的用于控制橫向振動(dòng)的滾珠絲杠副摩擦減振結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好，可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，屬于滾珠絲杠副振動(dòng)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)控機(jī)床向著高速化、精密化發(fā)展，對(duì)滾珠絲杠副的性能要求也越來(lái)越高。滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動(dòng)部件，由絲杠和螺母組成，可實(shí)現(xiàn)絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到螺母直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。由于絲杠結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)軸，尤其在大型數(shù)控機(jī)床中，工作臺(tái)行程較長(zhǎng)，絲杠長(zhǎng)徑比很大，導(dǎo)致絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛性和抗振性能下降，絲杠副的工作臨界速度受到橫向固有頻率的限制而難于提高。隨著數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度和切削速度的不斷提高，對(duì)滾珠絲杠副的臨界轉(zhuǎn)速和抗振特性提出了更高的要求。對(duì)于滾珠絲杠副的橫向振動(dòng)控制，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者進(jìn)行了大量研究，通過(guò)文獻(xiàn)檢索，尚未找到基于摩擦減振的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了提高滾珠絲杠副高速性能，控制絲杠橫向振動(dòng)，提高臨界轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)了一種用于控制滾珠絲杠副橫向振動(dòng)的新型摩擦阻尼棒，通過(guò)設(shè)計(jì)摩擦棒和絲杠內(nèi)孔的過(guò)盈量，調(diào)節(jié)摩擦棒和絲杠內(nèi)孔接觸面的摩擦力，以實(shí)現(xiàn)高效摩擦阻尼耗能，抑制滾珠絲杠副在高速旋轉(zhuǎn)下的橫向振動(dòng)。
[0004]一種新型的基于摩擦阻尼耗能的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu):包括滾珠絲杠副(I)、摩擦減振棒(2)，所述滾珠絲杠副(I)的絲杠為中空結(jié)構(gòu)，摩擦減振棒(2)為多指瓣的長(zhǎng)圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)有中心通孔。摩擦減振棒內(nèi)裝于空心絲杠中，摩擦減振棒(2)外圓表面與空心絲杠內(nèi)孔表面采用過(guò)盈配合，保證摩擦減振棒與絲杠內(nèi)孔適度的接觸壓力，以產(chǎn)生摩擦阻尼。摩擦減振棒(2)的多指瓣結(jié)構(gòu)可以保證減振棒在橫向方向具有適度彈性，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)各指瓣可被離心力壓覆在絲杠內(nèi)孔表面，以增強(qiáng)摩擦阻尼。
[0005]所述一種新型摩擦阻尼減振中空滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)摩擦減振棒外圓和絲杠內(nèi)孔過(guò)盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸以調(diào)節(jié)摩擦減振棒和絲杠內(nèi)孔摩擦力及摩擦阻尼減振棒在絲杠橫向方向的剛度，以實(shí)現(xiàn)最佳的摩擦阻尼耗能，有效控制滾珠絲杠副橫向振動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的有益作用是:
[0007]相比于目前已有的減振絲杠結(jié)構(gòu)，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，可靠性高，可操作性強(qiáng)。并且，通過(guò)合理設(shè)計(jì)摩擦減振棒外圓和絲杠內(nèi)孔過(guò)盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸可以實(shí)現(xiàn)最佳的摩擦阻尼耗能，有效控制滾珠絲杠副橫向振動(dòng)。。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖2為摩擦減振棒結(jié)構(gòu)圖。[0010]附圖中:1、滾珠絲杠副，2、摩擦減振棒。
[0011]圖3兩個(gè)摩擦減振棒固定于絲杠空腔內(nèi)，螺母位于絲杠中間位置時(shí)螺母處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線圖。
[0012]圖4未加加摩擦減振棒的絲杠，螺母位于絲杠中間位置，螺母位置處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0014]如圖1所示，減振滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)包括空心滾珠絲杠副和兩個(gè)摩擦減振棒。兩個(gè)摩擦減振棒指瓣部分深入滾珠絲杠中心通孔內(nèi)，減振棒通過(guò)其外圓柱面過(guò)盈配合固定在中空滾珠絲杠內(nèi)，摩擦減振棒見(jiàn)圖2。
[0015]通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)摩擦減振棒指瓣部分外圓和絲杠內(nèi)孔過(guò)盈量、摩擦減振棒指瓣數(shù)量和減振棒中心通孔尺寸，保證減振棒指瓣和絲杠內(nèi)孔適度壓力和指瓣具有適度的彈性。
[0016]滾珠絲杠副一般為絲杠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)螺母帶動(dòng)工作臺(tái)直線移動(dòng)。當(dāng)滾珠絲杠工作轉(zhuǎn)速接近其臨界轉(zhuǎn)速，或者當(dāng)工作臺(tái)受橫向動(dòng)態(tài)負(fù)載頻率接近滾珠絲杠臨界轉(zhuǎn)頻時(shí)，絲杠橫向彎曲振動(dòng)振幅增大。當(dāng)振幅增大到一定程度時(shí),摩擦減振棒指瓣和絲杠內(nèi)孔表面發(fā)生微觀滑動(dòng)摩擦并產(chǎn)生沿絲杠軸向的摩擦力，進(jìn)而通過(guò)摩擦阻尼消耗絲杠彎曲振動(dòng)能量，從而滾珠絲杠橫向彎曲振動(dòng)會(huì)得到有效抑制。
[0017]實(shí)施效果:取直徑0.025米、長(zhǎng)I米中空絲杠，將兩個(gè)摩擦減振棒固定于絲杠空腔內(nèi)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)盈量、指瓣數(shù)量和中心孔直徑，得到螺母位于絲杠中間位置時(shí)螺母處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線如圖3所示。而對(duì)于未加加摩擦減振棒的絲杠，當(dāng)螺母位于絲杠中間位置，螺母位置處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線如圖4所示，從頻率響應(yīng)曲線幅值可以看出，加上阻尼器后絲杠的振動(dòng)響應(yīng)幅值減小了 70%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種基于摩擦阻尼耗能的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括滾珠絲杠副(I)、摩擦減振棒(2)，所述滾珠絲杠副(I)的絲杠為中空結(jié)構(gòu)，摩擦減振棒(2)為多指瓣的長(zhǎng)圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)中心通孔，摩擦減振棒內(nèi)裝于空心絲杠中，摩擦減振棒外圓表面與空心絲杠內(nèi)孔表面采用過(guò)盈配合，保證摩擦減振棒與絲杠內(nèi)孔的接觸壓力，以產(chǎn)生摩擦阻尼。
2.按照權(quán)利要求1的一種基于摩擦阻尼耗能的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的空心絲杠中包括多段或多個(gè)摩擦減振棒(2)。
【文檔編號(hào)】B23Q5/54GK103867676SQ201410067034
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】王民, 梁亞棟, 高相勝 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)