[发明专利]滚珠螺母内滚道磨削砂轮安装角和精确廓形设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及滚珠螺母内滚道磨削砂轮安装角和精确廓形设计方法，属于机械设计与加工领域。

背景技术

滚珠丝杠副具有定位精度高、传动效率高、同步性能好、使用寿命长等特点，在数控机床、精密机械、高精度测量仪器、生产自动线等地方应用极其广泛。滚珠螺母作为滚珠丝杆副传动的关键部件，在很大程度上决定滚珠丝杆副的运转特性。在大部分滚珠螺母中，螺母螺旋内滚道的法向截形都是采用两条圆弧拼接而成。滚珠螺母内滚道加工最后一道工艺一般都是采用磨削成形加工，比较常见的方法就是使砂轮轴与螺母轴线之间的夹角等于螺母的螺旋升角，螺母绕其轴线做旋转运动，而砂轮沿螺母轴线做直线运动。然而，随着高速进给机构使用的增多，大导程滚珠螺母的需求量也日益增长。滚珠螺母导程的增加，不可避免地使滚珠螺母的螺旋升角也相应增加。在使用传统方法加工滚珠螺母的滚道时，随着螺旋升角的增加，会出现磨削过程中的过切现象，导致磨削得到的滚珠螺母法向截形并不是完美的双圆弧，这直接影响到可加工螺母的加工质量和最大长度。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚珠螺母内滚道磨削砂轮安装角和精确廓形设计方法，以建立大螺旋升角情况下与磨削工艺参数相对应的砂轮回转曲面计算模型，克服大导程滚珠螺母磨削过程中的过切现象。

本发明的滚珠螺母内滚道磨削砂轮安装角和精确廓形设计方法，其步骤如下：

1)计算中心距

中心距是指滚珠螺母内滚道磨削时砂轮轴线与滚珠螺母轴线的距离，根据给定的某一滚珠螺母滚道的螺槽深和螺母内直径，以及砂轮直径d_s和磨杆直径d_q，按式(1)计算砂轮与螺母之间的中心距A：

A=d2+cs-ds2---(1)]]>

式中，d--滚珠螺母内直径

c_s--螺槽深

d_s--砂轮直径

A--砂轮轴线与滚珠螺母轴线的距离

2)设计砂轮安装角

砂轮安装角是指砂轮轴线与滚珠螺母轴线的夹角，设砂轮磨杆在螺母轴线垂直面上的投影为圆，砂轮回转表面与滚道表面接触，而磨杆与滚珠螺母端面不发生碰撞，砂轮轴线与滚珠螺母轴线的几何约束关系如式(2)：

(d2-dq2)2-A2≥(Ltanφ)2---(2)]]>

式中，d_q--磨杆直径

L-滚珠螺母轴向长度

φ--砂轮轴线与滚珠螺母轴线的夹角

联立(1)与(2)两式，得到磨削加工时磨杆与滚珠螺母端面不发生碰撞的砂轮轴线与滚珠螺母轴线的最大夹角，即得到砂轮安装角；

3)建立滚珠螺母坐标系x、y、z，砂轮坐标系x_s、y_s、z_s，滚珠螺母滚道法向坐标系x_n、y_n、z_n