一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种分度装置，尤其涉及一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，包括球轮和蜗杆部件，蜗杆部件由主蜗杆和副蜗杆组成，副蜗杆套在主蜗杆的中心轴上，通过胀紧套将主蜗杆和副蜗杆固定，主蜗杆和副蜗杆的外圆弧面上具有螺旋球轨道；球轮外圆周表面均匀布有球形槽，球形槽内放置陶瓷球；所述的螺旋球轨道和球形槽之间通过所述的陶瓷球滚动连接；球轮的外围设有环形挡板，环形挡板上设有陶瓷球安装孔。本发明利用滚动摩擦，大大降低了阻力和磨损，提高传动效率，加工难度低，结构简单，安装调整方便，可运用在机床回转工作台、分度头及生产线分度装置等分度机构中，适用于普通设备、精密设备和重载切削设备。
【专利说明】一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分度装置，尤其涉及一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置。
【背景技术】
[0002]分度装置是指可以在一次工件装夹过程中每加工过一个表面后，带动工件转过一定的角度以改变加工表面位置的装置。常见的分度装置主要是采用蜗杆传动，其具有减速比大、结构紧凑、工作平稳、噪声低等优点，但由于蜗杆传动是靠蜗杆和蜗轮之间的滑动摩擦进行传动，且可调背隙的蜗杆只能为圆柱蜗杆，啮合面积小，因此其作为分度装置传动效率低，可承受的速度低，磨损大，精度保持性差，可承受载荷低，使用寿命较短。
[0003]为了克服传统蜗轮蜗杆的种种不足，出现了采用滚珠传动的蜗杆传动，其将传统的蜗杆与蜗轮之间的滑动摩擦转变成滚珠的滚动摩擦，提高了传动效率，减小了磨损。但是现阶段的滚珠式蜗杆传动中，滚珠的回珠通道加工十分困难，并且由于难以装入球保持器，钢珠之间互相接触，所以这类结构并不是完全的滚动摩擦，滚珠之间还存在滑动摩擦甚至干涉，传动效率提高有限，所能达到的极限速度较低。而在消除背隙方面，大多通过装入较滚道直径略大的滚珠来实现预压消除反转背隙，这种方式一旦在加工完成后将无法调整预压力的大小，容易出现两种情况:滚道直径过大造成预压力不足甚至出现背隙，影响分度精度；滚道直径过小造成预压力过大，继而造成阻力较大，传动效率大大降低且装配难度大。因此现阶段的滚珠式蜗杆分度装置很难实现高效精密无背隙的传动。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高效率、高精度、无背隙且可承受载荷大的陶瓷球分度装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，包括球轮和蜗杆部件，其特殊之处在于所述的蜗杆部件由主蜗杆和副蜗杆组成，所述的副蜗杆套在主蜗杆的中心轴上，通过胀紧套将主蜗杆和副蜗杆固定，所述的主蜗杆和副蜗杆的外圆弧面上具有螺旋球轨道；所述的球轮外圆周表面均匀布有球形槽，球形槽内放置陶瓷球；所述的螺旋球轨道和球形槽之间通过所述的陶瓷球滚动连接；所述的球轮的外围设有环形挡板，环形挡板上设有陶瓷球安装孔。
[0005]其中，所述的主蜗杆和副蜗杆上的螺旋球轨道的形状和尺寸经过精心优化设计和精密加工，保证在啮合时，螺旋球轨道只有一侧与陶瓷球接触，另一侧有间隙，且接触位置有利于陶瓷球回转滚动。
[0006]所述的球轮上的球形槽形状和尺寸经过精心优化设计和精密加工，保证在啮合时，球形槽只有一侧与陶瓷球接触，且接触位置有利于陶瓷球回转滚动。
[0007]所述的环形挡板能够约束没有参与啮合的陶瓷球一直处于球形槽内。
[0008]本发明的有益效果是:
本发明将传统蜗轮蜗杆之间的滑动摩擦转变成陶瓷球的滚动摩擦,阻力和磨损大大降低，提高传动效率，加工难度低，结构简单，安装调整方便，可运用在机床回转工作台、分度头以及生产线分度装置等分度机构中，适用于普通设备、精密设备和重载切削设备。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述的陶瓷球采用氮化硅陶瓷球。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是，氮化硅陶瓷球的自润滑性能好，摩擦系数低，耐磨性好，因此降低了磨损，大大提高了传动效率和极限速度。
[0012]进一步，所述的蜗杆部件采用环面形式，由主蜗杆和副蜗杆组成，主蜗杆和副蜗杆表面均设有螺旋球轨道。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是，可通过调整主蜗杆、副蜗杆表面上螺旋球轨道之间的角度来消除背隙，达到理想的预压力，实现很高的分度精度；采用环面蜗杆的形式，接触面积更大，可承受重载切削。
[0014]进一步，所述的环形挡板的两端开口处与主蜗杆和副蜗杆的外圆弧面紧紧相邻。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是，陶瓷球能够从环形挡板区域顺畅出入主蜗杆和副蜗杆的螺旋球轨道。
[0016]进一步，所述的蜗杆部件采用单头螺旋球轨道设计或多头螺旋球轨道设计。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是，采用多头螺旋球轨道设计，可以适应不同的传动比要求。
[0018]进一步，在通过主蜗杆和副蜗杆的同轴线并垂直于球轮轴线的平面内，在球轮方位角方向上，主、副蜗杆各自的螺旋球轨道球形截面的间隔角度等于球轮表面球形槽的间隔角度。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是，主蜗杆和副蜗杆每转动一周，带动球轮回转，陶瓷球在螺旋球轨道滚动的角度正好等于球形槽的间隔角度，提高了分度精度，并保证陶瓷球始终保持在其相应的球形槽内。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的沿A-A向剖视图；
图3为图2的沿B-B向剖视图；
图4为本发明的螺旋球轨道、球形槽与陶瓷球的啮合示意图；
图中，1、环形挡板；2、陶瓷球；3、球轮；4、球形槽；5、主蜗杆；6、副蜗杆；7、胀紧套；8、螺旋球轨道；9、陶瓷球安装孔。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0022]一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，包括球轮3和蜗杆部件，其特殊之处在于所述的蜗杆部件由主蜗杆5和副蜗杆6组成，所述的副蜗杆6套在主蜗杆5的中心轴上，通过胀紧套7将主蜗杆5和副蜗杆6固定，所述的主蜗杆5和副蜗杆6的外圆弧面上具有螺旋球轨道8 ;所述的球轮3外圆周表面均匀布有球形槽4，球形槽4内放置陶瓷球2 ;所述的螺旋球轨道8和球形槽4之间通过所述的陶瓷球2滚动连接；所述的球轮3的外围设有环形挡板1，环形挡板I上设有陶瓷球安装孔9，所述的环形挡板I的两端开口处与主蜗杆5、副蜗杆6的外圆弧面紧紧相邻。
[0023]其中，蜗杆部件由主蜗杆5和副蜗杆6组成，其外圆弧面及其上的螺旋球轨道8可在将主蜗杆5和副蜗杆6用胀紧套7胀紧后，在数控加工中心上利用摆角铣头整体一次性加工出来。加工时需要使用专用的刀具，刀具前端的轮廓是由螺旋球轨道8截面的设计形状和尺寸决定的。
[0024]球轮3外圆周表面均布的球形槽4可在数控加工中心上借助数控转台加工成形，加工时同样需要使用专用的刀具，刀具前端的轮廓是由球形槽4截面的设计形状和尺寸决定的。
[0025]装配时，先将球轮3、环形挡板I以及主蜗杆5和副蜗杆6安装到其正确的位置上，主蜗杆5和副蜗杆6的螺旋球轨道8应当刚好对齐，不能够有角度差，使用胀紧套7胀紧。将陶瓷球2通过陶瓷球安装孔9 一颗颗放入到球轮3的球形槽4中，每放入一颗转动球轮3转过一个球形槽4。当安装到一定数目的陶瓷球2，即球轮3上的陶瓷球2到达主蜗杆5和副蜗杆6处时，应同时转动主蜗杆5、副蜗杆6和球轮3，使得球轮3上的陶瓷球2可进入到主蜗杆5、副蜗杆6上的螺旋球轨道8中，然后继续从陶瓷球安装孔9装入陶瓷球，每装入一颗，应转动蜗杆部件一周，直至球轮3上的每个球形槽4中均有一颗陶瓷球2为止，然后封闭陶瓷球安装孔9。松开蜗杆部件上的胀紧套7，调整主蜗杆5、副蜗杆6之间的角度，从而使得二者从两个方向逼近并压紧陶瓷球2在球形槽4上，实现一定的预紧力，消除背隙，回转蜗杆部件，感觉传动平稳顺畅即可，之后将胀紧套7胀紧。
[0026]分度装置工作过程中，使用伺服电机驱动蜗杆部件转动，陶瓷球2在螺旋球轨道8中回转滚动，力通过陶瓷球2传递到球轮3的球形槽4中，继而驱动球轮3回转。由于传动过程中陶瓷球2与蜗杆部件、球轮3之间均为滚动摩擦，因而阻力和磨损大大降低，提高了效率；蜗杆部件、球轮3与陶瓷球2三者之间不存在间隙，大大提高了分度精度，装置可用于精密设备中。同时采用环面蜗杆的形式，接触面积更大，装置也可用于重载切削设备上。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，包括球轮和蜗杆部件，其特征在于:所述的蜗杆部件由主蜗杆和副蜗杆组成，所述的副蜗杆套在主蜗杆的中心轴上，通过胀紧套将主蜗杆和副蜗杆固定，所述的主蜗杆和副蜗杆的外圆弧面上具有螺旋球轨道；所述的球轮外圆周表面均匀布有球形槽，球形槽内放置陶瓷球；所述的螺旋球轨道和球形槽之间通过所述的陶瓷球滚动连接；所述的球轮的外围设有环形挡板，环形挡板上设有陶瓷球安装孔。
2.根据权利要求1所述的一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，其特征在于:所述的陶瓷球采用氮化硅陶瓷球。
3.根据权利要求1所述的一种高效精密无背隙陶瓷球分度装置，其特征在于:所述的主蜗杆和副蜗杆的外圆弧面上的螺旋球轨道为单头螺旋球轨道设计或多头螺旋球轨道设计。
【文档编号】B23Q16/02GK103707129SQ201310693893
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】申国栋, 初福春, 刘卫国 申请人:烟台环球机床附件集团有限公司, 烟台环球机床装备股份有限公司