專(zhuān)利名稱(chēng)：超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型內(nèi)容屬于傳動(dòng)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度數(shù)控機(jī)床及三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸傳動(dòng)裝置，具體涉及一種超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在超精密機(jī)床和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，一般采用CO級(jí)滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者直接采用直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。超精密滾珠絲杠由于采用精密配合和預(yù)緊的方法，相對(duì)普通滾珠絲杠能有效減小傳動(dòng)間隙，可保證其定位精度和分辨率，但是這種結(jié)構(gòu)滾珠絲杠的磨損問(wèn)題卻很難避免，同時(shí)，由于接觸式傳動(dòng)的本質(zhì)使其工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱變形，還需要通過(guò)冷卻或補(bǔ)償?shù)确椒ú拍芸刂啤Ｖ本€(xiàn)電機(jī)避免了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，因此具有幾乎零間隙和大加速度的優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)熱問(wèn)題相對(duì)超精密滾珠絲杠卻更為突出。相對(duì)上述兩種裝置，靜壓絲杠具有無(wú)磨擦、無(wú)爬行、發(fā)熱較小的特點(diǎn)，能有效保證傳動(dòng)的精度和分辨率，同時(shí)能減小絲杠的磨損，提高其壽命和精度保持性；氣浮絲杠由于采用壓縮空氣做為支撐介質(zhì)，比液體靜壓絲杠更具有環(huán)保和容易集成的特點(diǎn)。現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的氣浮絲杠通常采用小孔節(jié)流或者多孔質(zhì)材料節(jié)流的方法，都是將節(jié)流部件集成到螺母中，采用一體化設(shè)計(jì)， 這種設(shè)計(jì)雖然減小了節(jié)流元件到氣囊的距離，但由于節(jié)流孔本身的具有的微尺度特性無(wú)疑增加了氣浮螺母的加工難度，而且其調(diào)整具有一定難度，這也正是目前氣浮絲杠技術(shù)多數(shù)還僅限于研究階段而難以產(chǎn)品化的原因之一，此外，螺母支撐剛度較低則是該技術(shù)難以產(chǎn)品化的另一個(gè)原因。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、磨損小、易于加工調(diào)整、能有效保證傳動(dòng)的精度和分辨率的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的而設(shè)計(jì)的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)包括絲杠、套裝在絲杠上的左、右側(cè)螺母以及調(diào)整墊塊，其中左側(cè)螺母通過(guò)螺釘緊固安裝在調(diào)整墊塊的左側(cè)，其外部為四棱柱形狀，在左側(cè)螺母的內(nèi)部設(shè)置有承載螺紋圈數(shù)為2η的梯形螺紋(η = 1，2，3，…)， 在梯形螺紋的每一圈承載螺紋面上均設(shè)置兩個(gè)氣囊，在螺母四棱柱的四個(gè)角上分別設(shè)置一個(gè)倒角，每個(gè)倒角上設(shè)置η個(gè)節(jié)流器安裝孔，每個(gè)節(jié)流器安裝孔各與一個(gè)氣囊相通，在每個(gè)節(jié)流器安裝孔內(nèi)安裝有一個(gè)節(jié)流器，在左側(cè)螺母上四個(gè)倒角中心面位置還分別設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣孔，每個(gè)進(jìn)氣孔分別與一組對(duì)應(yīng)的節(jié)流器安裝孔相通；右側(cè)螺母與左側(cè)螺母的結(jié)構(gòu)相同， 并通過(guò)螺釘對(duì)稱(chēng)緊固安裝在調(diào)整墊塊的右側(cè)；調(diào)整墊塊安裝在左側(cè)螺母和右側(cè)螺母之間， 在調(diào)整墊塊上按上、中、下位分別設(shè)置有依次相互連通的三個(gè)進(jìn)氣孔，在調(diào)整墊塊兩側(cè)分別設(shè)置有與下進(jìn)氣孔相通的左分氣環(huán)和右分氣環(huán)，下進(jìn)氣孔通過(guò)左分氣環(huán)和右分氣環(huán)與左側(cè)螺母上的進(jìn)氣孔以及右側(cè)螺母上的進(jìn)氣孔連通。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于從近調(diào)整墊塊側(cè)往外，左側(cè)螺母的奇數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊分別與四棱柱的上、下方倒角上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔相通，而偶數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊分別與四棱柱的兩側(cè)方倒角上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔相通；右側(cè)螺母上氣囊與四棱柱上節(jié)流器安裝孔的連通結(jié)構(gòu)與左側(cè)螺母相同。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于所述的節(jié)流器安裝孔由相互連通的上端螺紋孔、中間節(jié)流器配合孔與下端小直徑通孔組成，在上端螺紋孔入口處安裝有一個(gè)密封堵頭， 節(jié)流器設(shè)置在中間節(jié)流器配合孔位置處，在中間節(jié)流器配合孔與節(jié)流器之間裝有0型密封圈。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于所述的節(jié)流器為一個(gè)下壁上設(shè)有節(jié)流薄壁的構(gòu)件，在節(jié)流薄壁上設(shè)置有貫穿節(jié)流薄壁的規(guī)則微縫隙陣列。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于調(diào)整墊塊與左側(cè)螺母之間在左分氣環(huán)內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有0型密封圈，調(diào)整墊塊與右側(cè)螺母之間在右分氣環(huán)內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有0型密封圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益創(chuàng)新點(diǎn)在于采用了獨(dú)立節(jié)流器設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、磨損小、易于加工調(diào)整等特點(diǎn)，同時(shí)，本實(shí)用新型提出了一種具有規(guī)則微縫隙陣列的氣浮絲杠節(jié)流器形式，可通過(guò)優(yōu)化微特征尺度和陣列形式來(lái)改善節(jié)流比，以提高螺母支撐剛度，該節(jié)流方式還具有不易堵塞的特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖；圖2為本實(shí)用新型超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)的右視圖；圖3為氣囊部分的局部放大視圖；圖4為調(diào)整墊塊的右視圖；圖5為節(jié)流器的軸向剖視圖；圖6為節(jié)流器的俯視圖；圖7為節(jié)流器的節(jié)流薄壁區(qū)的微縫隙整列示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)的名稱(chēng)分別為1-絲杠，2-調(diào)整墊塊，2a-進(jìn)氣孔，2b-進(jìn)氣孔，2c-進(jìn)氣孔，2d-左分氣環(huán)，2e-右分氣環(huán)，3-左側(cè)螺母，3a-進(jìn)氣孔，3b-節(jié)流器安裝孔，3c-氣囊， 3d-壓力氣膜，3e-(螺母四棱柱上方)倒角，3f-(螺母四棱柱一側(cè)方)倒角，3g-(螺母四棱柱下方)倒角，3h-(螺母四棱柱另一側(cè)方)倒角，4-右側(cè)螺母，5-節(jié)流器，5a-節(jié)流薄壁， 5b-規(guī)則微縫隙陣列，6-密封堵頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)際制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實(shí)施例。參見(jiàn)圖1 4，本實(shí)用新型所述的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)包括絲杠1、調(diào)整墊塊2和安裝在調(diào)整墊塊2兩側(cè)的左側(cè)螺母3和右側(cè)螺母4，左側(cè)螺母3內(nèi)部設(shè)置梯形螺紋，外部為四楞柱形狀，端部(即近調(diào)整墊塊端)設(shè)置有法蘭，在梯形螺紋的每一圈承載螺紋面上均設(shè)置兩個(gè)氣囊3c，在四楞柱的上、下及兩側(cè)方的四個(gè)角上分別設(shè)置一個(gè)倒角;3e、3g、3f、3h(參見(jiàn)圖2)，每個(gè)倒角上設(shè)置η (n= 1,2,3,…，2η為承載螺紋圈數(shù))個(gè)節(jié)流器安裝孔北，每個(gè)節(jié)流器安裝孔北與一個(gè)氣囊3c相通，從螺母法蘭往外，奇數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊3c分別與倒角!Be及3g上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔北相通，面偶數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊3c則分別與倒角3f及池上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔北相通。在每個(gè)節(jié)流器安裝孔北內(nèi)安裝有一個(gè)節(jié)流器5，并在每個(gè)節(jié)流器安裝孔北的入口處安裝一個(gè)密封堵頭6。 在調(diào)整墊塊2上按上(平)、中(直)、下(平)位置設(shè)置三個(gè)依次連通的進(jìn)氣孔h、2b和 2c,同時(shí)在調(diào)整墊塊2兩側(cè)設(shè)置左分氣環(huán)2d和右分氣環(huán)加，左分氣環(huán)2d和右分氣環(huán)Ie與下進(jìn)氣孔2c相通，調(diào)整墊塊2與左側(cè)螺母3之間在左分氣環(huán)2d內(nèi)外兩側(cè)分別采用0型密封圈密封，調(diào)整墊塊2與右側(cè)螺母4之間在右分氣環(huán)2e內(nèi)外兩側(cè)分別采用0型密封圈密封 (參見(jiàn)圖1和圖4)。在左側(cè)螺母3上四個(gè)倒角中心面位置分別設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣孔3a，每個(gè)進(jìn)氣孔3a分別與其對(duì)應(yīng)的節(jié)流器安裝孔北相通。所述右側(cè)螺母4與左側(cè)螺母3的結(jié)構(gòu)完全相同，對(duì)稱(chēng)安裝在調(diào)整墊塊2的兩側(cè)。左、右側(cè)螺母3、4分別與調(diào)整墊塊2采用螺釘緊固連接，安裝后左側(cè)螺母3與右側(cè)螺母4內(nèi)部的螺紋組成一個(gè)完整的內(nèi)螺紋，絲杠1貫穿其中。 工作時(shí)在每個(gè)氣囊3c周?chē)约霸诮z杠1的外螺紋面與左側(cè)螺母3和右側(cè)螺母4的承載螺紋面之間形成氣膜3d(參見(jiàn)圖4)，右側(cè)螺母4上節(jié)流器5與密封堵頭6的安裝形式與左側(cè)螺母3完全相同。左側(cè)螺母3的節(jié)流器安裝孔北由相互連通的上端螺紋孔、中間節(jié)流器配合孔與下端小直徑通孔組成，在上端螺紋孔入口處安裝密封堵頭6，節(jié)流器5設(shè)置在中間節(jié)流器配合孔位置處，在中間節(jié)流器配合孔與節(jié)流器5之間采用0型密封圈密封。右側(cè)螺母4的節(jié)流器安裝孔的結(jié)構(gòu)及設(shè)置與左側(cè)螺母3相同。節(jié)流器5的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖5 圖7所示。該節(jié)流器5為一個(gè)下壁上設(shè)有節(jié)流薄壁fe的構(gòu)件，在節(jié)流薄壁fe上設(shè)置有貫穿節(jié)流薄壁fe的規(guī)則微縫隙陣列恥。本實(shí)用新型實(shí)際工作過(guò)程中，壓縮空氣依次通過(guò)進(jìn)氣孔h、2b和2c后進(jìn)入左分氣環(huán)2d和右分氣環(huán)加，經(jīng)分流后通過(guò)各進(jìn)氣孔3a進(jìn)入各節(jié)流器安裝孔北，然后通過(guò)節(jié)流器 5的節(jié)流區(qū)規(guī)則微縫隙陣列恥減壓后，進(jìn)入各氣囊3c ；由于各氣膜間隙很小，壓縮空氣在從氣囊3c向四周擴(kuò)散時(shí)形成壓力氣膜3d使左側(cè)螺母3和右側(cè)螺母4相對(duì)絲杠1浮起，避免了金屬間直接接觸，且壓力氣膜的磨擦系數(shù)又非常小，因此氣浮絲杠具有無(wú)爬行和幾乎零間隙的特點(diǎn)。本實(shí)用新型在左側(cè)螺母3和右側(cè)螺母4與調(diào)整墊塊2安裝時(shí)通過(guò)直口定位，保證左側(cè)螺母3與右側(cè)螺母4螺紋的同軸度小于5 μ m。本實(shí)用新型中壓縮空氣的供氣壓力一般為5 lOBar，左側(cè)螺母3與右側(cè)螺母4的內(nèi)螺紋與絲杠1的外螺紋之間的加工間隙為40 50 μ m,通過(guò)調(diào)整墊塊2調(diào)整后，氣膜間隙一般為15 20 μ m,節(jié)流孔北下端通孔的直徑一般為1 2mm，節(jié)流器5上規(guī)則微縫隙陣列恥的縫隙寬度一般小于0. 1mm。由于本實(shí)用新型超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)間隙的特征，因而可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的進(jìn)給分辨率。
權(quán)利要求1.一種超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，包括絲杠(1)、套裝在絲杠(1)上的左、右側(cè)螺母(3、4) 以及調(diào)整墊塊O)，其特征在于左側(cè)螺母C3)通過(guò)螺釘緊固安裝在調(diào)整墊塊( 的左側(cè)，其外部為四棱柱形狀，在左側(cè)螺母(3)的內(nèi)部設(shè)置有承載螺紋圈數(shù)為2η的梯形螺紋，η = 1,2,3,…，在梯形螺紋的每一圈承載螺紋面上均設(shè)置兩個(gè)氣囊(3c)，在螺母四棱柱的四個(gè)角上分別設(shè)置一個(gè)倒角(3e、 3f、3g、;3h)，每個(gè)倒角上設(shè)置η個(gè)節(jié)流器安裝孔C3b)，每個(gè)節(jié)流器安裝孔(3b)各與一個(gè)氣囊 (3c)相通，在每個(gè)節(jié)流器安裝孔(3b)內(nèi)安裝有一個(gè)節(jié)流器(5)，在左側(cè)螺母(3)上四個(gè)倒角中心面位置還分別設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣孔(3a)，每個(gè)進(jìn)氣孔(3a)分別與一組對(duì)應(yīng)的節(jié)流器安裝孔(3b)相通；右側(cè)螺母(4)與左側(cè)螺母(3)的結(jié)構(gòu)相同，并通過(guò)螺釘對(duì)稱(chēng)緊固安裝在調(diào)整墊塊(2) 的右側(cè)；調(diào)整墊塊( 安裝在左側(cè)螺母C3)和右側(cè)螺母(4)之間，在調(diào)整墊塊( 上按上、中、 下位分別設(shè)置有依次相互連通的三個(gè)進(jìn)氣孔(h、2b、2c)，在調(diào)整墊塊( 兩側(cè)分別設(shè)置有與下進(jìn)氣孔Oc)相通的左分氣環(huán)Od)和右分氣環(huán)( )，下進(jìn)氣孔Oc)通過(guò)左分氣環(huán)Od) 和右分氣環(huán)Oe)與左側(cè)螺母( 上的進(jìn)氣孔(3a)以及右側(cè)螺母(4)上的進(jìn)氣孔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，其特征在于從近調(diào)整墊塊(2)側(cè)往外，左側(cè)螺母(3)的奇數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊(3c)分別與四棱柱的上、下方倒角C3e、3g)上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔(3b)相通，而偶數(shù)圈承載螺紋面上設(shè)置的兩個(gè)氣囊 (3c)分別與四棱柱的兩側(cè)方倒角(3c、3f)上的各一個(gè)節(jié)流器安裝孔(3b)相通；右側(cè)螺母 (4)上氣囊與四棱柱上節(jié)流器安裝孔的連通結(jié)構(gòu)與左側(cè)螺母(3)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，其特征在于節(jié)流器安裝孔(3b)由相互連通的上端螺紋孔、中間節(jié)流器配合孔與下端小直徑通孔組成，在上端螺紋孔入口處安裝有一個(gè)密封堵頭(6)，節(jié)流器( 設(shè)置在中間節(jié)流器配合孔位置處，在中間節(jié)流器配合孔與節(jié)流器( 之間裝有O型密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，其特征在于節(jié)流器(5)為一個(gè)下壁上設(shè)有節(jié)流薄壁(5a)的構(gòu)件，在節(jié)流薄壁(5a)上設(shè)置有貫穿節(jié)流薄壁(5a)的規(guī)則微縫隙陣列(5b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，其特征在于調(diào)整墊塊與左側(cè)螺母C3)之間在左分氣環(huán)Od)內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有O型密封圈，調(diào)整墊塊與右側(cè)螺母 (4)之間在右分氣環(huán)Oe)內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有O型密封圈。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種超精密氣浮絲杠結(jié)構(gòu)，包括絲杠、套裝在絲杠上的左、右側(cè)螺母及調(diào)整墊塊，左、右側(cè)螺母外部均為四棱柱形狀，螺母內(nèi)部設(shè)置有梯形螺紋，在梯形螺紋的各圈承載螺紋面上均設(shè)置兩個(gè)氣囊，在螺母四棱柱的四角上分別設(shè)置一個(gè)倒角，每個(gè)倒角上設(shè)置多個(gè)各與一個(gè)氣囊相通的節(jié)流器安裝孔，在每個(gè)節(jié)流器安裝孔內(nèi)安裝有一個(gè)節(jié)流器，在螺母四個(gè)倒角中心面位置分別設(shè)有一個(gè)與對(duì)應(yīng)節(jié)流器安裝孔相通的進(jìn)氣孔；調(diào)整墊塊裝在左、右側(cè)螺母之間，在調(diào)整墊塊上設(shè)有依次連通的三個(gè)進(jìn)氣孔，其中的下進(jìn)氣孔分別與設(shè)在調(diào)整墊塊兩側(cè)的左、右分氣環(huán)以及左、右側(cè)螺母的進(jìn)氣孔連通。產(chǎn)品具有磨損小、易于加工調(diào)整、能有效保證傳動(dòng)的精度和分辨率等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H25/24GK202091454SQ20112015856
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者薛飛 申請(qǐng)人:西安欣隆鼎機(jī)電科技有限公司