专利名称：轴向返向式滚珠丝杠副的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械传动部件，尤其是一种滚珠丝杠副，具体地说是一种轴向返向式滚珠丝杠副。
背景技术：
滚珠丝杠副是机械工业十分重要的基础件，其性能和质量直接体现了一个国家机床工业乃至机械工业的实力和水平。由于滚珠丝杠副具有摩擦阻力小，传动灵活，传动精度和效率高，使用寿命长，可实现高速、高刚度和高精度传动等特点，被广泛运用于机床行业和各种机械行业中。
滚珠丝杠副主要由滚珠丝杠(以下简称丝杠)、滚珠螺母(以下简称螺母)、返向器、滚珠等零件组成，螺母装在丝杠上，但螺母和丝杠并不直接接触，它是通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠来实现螺纹传动的，丝杠螺旋槽和螺母螺旋槽组成了滚珠运动的滚道。滚珠在螺母中沿着滚道依次排列，形成一个滚珠链，在传动过程中，每个滚珠不仅自身转动，而且在丝杠(或螺母)的带动下在滚道中产生一个与螺母运动方向相反的运动，如果不对滚珠的运动进行限制，每粒滚珠都将溢出螺母之外，因此，必须使每粒滚珠运动到螺母的一定位置处实现返向，通过返向循环通道返回到运动的起点，从而使滚珠在螺母中形成一个封闭的滚珠链，以实现连续的传动，在螺母上通过返向器来设立返向循环通道是使滚珠实现返向的必要措施，因此，返向循环通道的形式和返向器的质量直接影响到传动的灵活性、流畅性和传动的效率。
目前在滚珠丝杠副中，常用的返向循环通道和返向器，按滚珠是在螺母外实现返向还是螺母体内实现返向共有外循环和内循环两种型式一、外循环方式又可分为二种型式，一种将空心钢管弯曲后将其两端插入螺母外圈的的两孔中，将螺母有效圈内的滚珠链连接起来，形成闭合的滚珠链，传动时，滚珠在挡珠器的作用下从弯管的一端进入弯管中，如图1所示。另一种型式是在螺母的外圆上加工一个螺旋槽，通过挡珠零件(相当于返向器)将滚珠导入螺旋槽中，从而将滚珠链闭合连接起来，如图1中所示，实际加工中，这二种型式的循环通孔的型式可以互换。这二种返向型式最大的优点是结构简单，制造方便，螺母的轴向尺寸较紧凑；缺点是螺母的径向尺寸较大，传动过程中，挡珠部位容易损坏且不易实现高速重载传动。
二、内循环方式也有单个式和整体式二种。单个式是在螺母的外圆上加工数个径向孔，然后将带有返向槽的返向器装入径向孔，使相邻滚道的滚珠串接起来，形成多个闭合的滚珠链，如图2所示。整体式是在螺母外圆上加工一条方形通槽，然后装上与方形通槽同样大小的带有反向通道的返向器，整体式结构实际上相当于单个式结构的叠加。这二种返向型式的最大优点是螺母的径向尺寸紧凑，但其轴向尺寸较大，同时由于返向器上供滚珠进出的通道较多，在传动过程中容易引起打顿和产生冲击，故不利于在需要滚珠丝杠副高速运动的场合使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺母径向和轴向尺寸均比较紧凑，且适合于高速和重载同时传动方式下使用的轴向返向式滚珠丝杠副。
本发明的技术方案是一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，丝杠和螺母的螺纹为单头、双头或四头，螺纹的截形为双圆弧形或单圆弧形，螺母套在丝杠上，滚珠装在丝杠和螺母的螺纹组成的螺纹滚道之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺纹传动，其特征是在螺母的端面上加工有轴向通孔或在螺母的外圆上加工有轴向凹槽，并通过装在螺母上的返向器形成滚珠返向循环通道。
本发明还采取了以下技术措施螺母上构成返向循环通道的轴向通孔或轴向凹槽的数量应与螺母及丝杠上的螺纹头数相等，且均匀地分布在螺母的圆周上。
在本发明的滚珠链由螺母螺纹滚道内包络在丝杠螺纹滚道上依次排列的滚珠组成，该滚珠链的两端分别与上述返向循环通道的两端相通，返向循环通道内也依次装满了滚珠，它将包络在丝杠螺纹滚道上的滚珠链相连起来，构成一个封闭的滚珠循环链。
本发明的返向器设有一陷在丝杠的圆弧螺旋槽内的、防止滚珠溢出螺母并引导滚珠进入返向器内、用以实现滚珠的返向循环的螺纹状挡块及与轴向通孔或轴向凹槽相通的便于滚珠通过其进入的弧形凹槽。
本发明的有益效果1、结合了背景技术中内循环式螺母径向尺寸小和外循环式螺母轴向尺寸小的优点，从而使得本发明的滚珠丝杠副螺母的整体体积大为缩小，使其应用范围进一步扩大，特别适合于对尺寸和综合指标要求高的场合使用。
2、制造简单。克服了内循环式滚珠丝杠副制造复杂的缺点，同时保留了内循环式滚珠丝杠副的优点，传动精度高。
3、解决了多头螺纹滚珠丝杠副中滚珠的返向问题，且结构简单，尤其适合于高速重载场合使用。
4、克服了外循环式滚珠丝杠副的返向部位易损坏的缺点，克服了内循环式滚珠丝杠副滚珠返向时产生冲击和容易打顿现象，因而具有工作平稳，传动灵活，寿命长的突出优点。
5、尺寸小、承载能力大。在螺母长度相同的条件下，本发明的滚珠丝杠副由于滚道中的承载滚珠数量大大增加，因此承载能力得到了较大的提高。
6、本发明应用于多头螺纹滚珠丝杠副中时，由于其导程加大，故其速度可成倍增加，而同时由于滚道中承载的滚珠的数量比外循环和内循环滚珠丝杠副多，故其承载能力也同步增长，因而本发明可用于高速重载场合。
7、为适应数控机床的高速重载提供理想的传动元件，是滚珠丝杠行业中的一次革命性突破。
图1是本发明背景技术中外循环式滚珠丝杠副的结构示意图。
图2是本发明背景技术中单个式内循环式滚珠丝杠副的结构示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明的双头丝杠结构示意图。
图5是图4的丝杠螺纹法向截型示意图。
图6是与图4相配套的本发明的螺母的端面结构示意图。
图7是本发明的螺母的结构示意图，也是图6的B-B剖视图。
图8是图7的P向视图。
图9是图7所示螺母螺纹的法向截型示意图。
图10是本发明的返向器的正视结构示意图。
图11是图10的侧视结构示意图。
图12是图10的P向视图。
图13是图10的后视图。
图14是图10的A-A向剖视图。
图15是图10的B-B向剖视图。
图16是图12的C-C向剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本实施例以双头螺纹为例加以说明，单头及其它多头螺纹结构的滚珠丝杠副可参照本发明的技术方案及本实施例加以实施。
如图4所示。
一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括双头螺纹丝杠1(如图4所示)、滚珠2、螺母3，滚珠2通过螺母3上的轴向返向循环通孔4和返向器5以及由丝杠1和螺母3相对的螺纹之间形成的滚道包络在滚珠丝杠副中，螺母3装在丝杠1上，滚珠2装在丝杠1和螺母3之间，丝杠1和螺母2通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠2实现螺纹传动，在螺母3上、轴向返向循环通孔4的二端均安装有返向器5，滚珠2通过返向器5和轴向返向循环通孔4包络在滚珠丝杠副中，从而使滚珠2在传动过程中不会溢出滚珠丝杠副的螺母3外。而滚珠2的转动方式(自转和传动)及工作位置与现有技术相同。作为本发明的关键点的轴向返向循环通孔4及其返向器5是针对不处于工作状态的滚珠2而言的，而处于工作状态的滚珠2的工作位置与现有技术相同，即只有同时与丝杠1和螺母3相接触的滚珠2才处于工作状态，而滚珠2与丝杠1及螺母3相接触的部位也与背景技术相同。
为了实现高速重载传动，螺母3上设置的二个轴向返向循环通孔4对称布置在螺母3的圆周上，以保证丝杠1的受力均匀和传动的平稳性，在螺母3上、每个轴向返向循环通孔4的二端均安装有返向器5。
返向器5是滚珠丝杠行业较为常见也很重要的零件，一般机械工程技术人员均可通过各自的方法进行设计。本实施例的返向器5的结构如图10、11所示，在每个轴向返向循环通孔4的二端各安装一个返向器5，本实施例因有二个轴向返向循环通孔4，故共安装了四个返向器5。在返向器5与丝杠1螺旋槽底部的相对位置处设有一个防止滚珠2溢出螺母3的并起导向作用的螺纹状挡块6，在返向器5与螺母3相接触的一面上设有与轴向返向循环通孔4相通的便于滚珠2通过其进入轴向返向循环通孔4内的弧形凹槽7，当滚珠2沿丝杠1上的螺旋槽运动到安装在螺母3一端的返向器5附近时，受到返向器5上的螺纹状挡块6的阻挡并在后续滚珠2的推动下沿弧形凹槽7进入轴母3上的轴向循环通孔4中作返回运动，当运动到螺母3另一端的返向器5的位置时，即沿返向器5上的弧形凹槽7向丝杠1上的螺旋槽运动，并在返向器5上的螺纹状挡块6的导向下正好落入丝杠1上的螺旋槽中，进入另一个循环。
返向器5的结构和形状也可根据实际情况另行设计，本发明的附图11-17例仅给出了一种结构形式的返向器。返向器5与螺母3的连接方式可采用常规方法连接。
本实施例未涉及的滚珠丝杠副的其它部分与现有技术相同。
权利要求
1.一种轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，丝杠和螺母的螺纹为单头、双头或四头，螺纹的截形为双圆弧形或单圆弧形，螺母套在丝杠上，滚珠装在丝杠和螺母的螺纹组成的螺纹滚道之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺纹传动，其特征是在螺母的端面上加工有轴向通孔或在螺母的外圆上加工有轴向凹槽，并通过装在螺母上的返向器形成滚珠返向循环通道。
2.根据权利要求1所述的轴向返向式滚珠丝杠副，其特征是螺母上构成返向循环通道的轴向通孔或轴向凹槽的数量与螺母及丝杠上的螺纹头数相等，且均匀地分布在螺母的圆周上。
3.根据权利要求1所述的轴向返向式滚珠丝杠副，其特征是在螺母螺纹滚道内包络在丝杠螺纹滚道上依次排列的滚珠形成滚珠链，该滚珠链的两端分别与上述返向循环通道的两端相通，返向循环通道内也依次装满了滚珠，它将包络在丝杠螺纹滚道上的滚珠链相连起来，构成一个封闭的滚珠循环链。
4.根据权利要求1所述的轴向返向式滚珠丝杠副，其特征是所述的返向器设有一陷在丝杠的圆弧螺旋槽内的、防止滚珠溢出螺母并引导滚珠进入返向器内、用以实现滚珠的返向循环的螺纹状挡块及与轴向通孔或轴向凹槽相通的便于滚珠通过其进入的弧形凹槽。
全文摘要
本发明公开了一种螺母径向和轴向尺寸均比较紧凑、结构简单，且适合于高速重载传动方式下使用的轴向返向式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、滚珠和返向器，丝杠和螺母的螺纹为单头、双头或四头，螺纹的截形为双圆弧形或单圆弧形，螺母套在丝杠上，滚珠装在丝杠和螺母的螺纹组成的螺纹滚道之间，丝杠和螺母通过同时与丝杠螺旋槽及螺母螺旋槽相接触的滚珠实现螺纹传动，其特征是在螺母的端面上加工有轴向通孔或在螺母的外圆上加工有轴向凹槽，并通过装在螺母上的返向器形成滚珠返向循环通道。
文档编号F16H25/12GK1563745SQ20041001467
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者于宙, 刘祥茂, 石李珏 申请人:于宙, 刘祥茂, 石李珏