專利名稱：一種磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法
技術領域：
本發明涉及大導程絲杠副中螺母滾道的磨削加工方法，屬于螺母滾道的磨削工藝技術領域。
背景技術：
隨著高速加工技術的發展，機床進給速度的提高成為越來越迫切的問題，這就要求機床的主要進給功能部件——滾珠絲杠副有較大的dN(d，表示滾珠絲杠副的公稱直徑；N，表示滾珠絲杠副的轉速)值。目前提高滾珠絲杠副的驅動速度主要是通過增大滾珠絲杠副的導程值來實現的，但增加大導程的同時也加大了加工制造難度。當螺母的導程過大時，砂輪軸線與螺母中心軸線之間的夾角即導程角過大，砂輪軸與磨削滾道面發生干涉，使砂輪不能夠越過這一位置進行磨削，這樣就限制了可以加工螺母的長度。這樣大導程的螺母磨削加工變得比較困難。日本有個公司將砂輪軸與螺母的中心軸平行的進行磨削，這種方案對螺母加工，砂輪軸的尺寸沒有限制，但是砂輪與螺紋滾道面之間易形成過切。目前的大導程螺母的加工，主要采用較小尺寸直徑的磨輪進行磨削，這樣磨削系統剛度變小，造成砂輪軸變形和振動，而且磨削的導程不能太大。

發明內容
針對現有大導程螺母磨削加工方法的不足，本發明提供一種避免砂輪軸與螺母之間干涉、磨削加工時的剛度高、能夠保證磨削質量的磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法。
本發明的磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法是將砂輪軸線相對于螺母的軸線偏轉一定角度β進行安裝對螺母滾道磨削，角度β的偏轉方向與螺母滾道的法截面的法線方向相同，角度β是在螺母螺旋升角的基礎上減少角度a，a大于0°小于或等于10°；同時根據角度β改變砂輪回轉面的軸向截形。
砂輪回轉面的軸向截形的求解方法如下以螺母螺旋滾道的法截面為已知條件，根據砂輪回轉面與被加工螺旋面在任意時刻必須相切的原理，用數值方法求解接觸線方程，得出一系列接觸點；進而將求出的接觸點繞砂輪軸線回轉，就可求出砂輪回轉面的軸向截形。
上述方法，一方面，通過改變砂輪的安裝角，使安裝角比螺母的螺旋升角小，避免了因為導程角過大而造成的砂輪軸與螺母之間的干涉現象，同時保證磨削加工時的剛度。另一方面，根據螺旋面加工原理，提出了砂輪軸向截形的計算方法，并按照計算結果改進修整砂輪靠模板的形狀，從而改變了砂輪的軸向截形，保證了加工后螺母螺旋面的形狀。
本發明避免了因為導程角過大而造成的砂輪軸與螺母之間的干涉現象，由于改變砂輪安裝角的同時也改變了砂輪的軸向截形，因此可以制造小直徑、大導程的滾珠螺母，并且砂輪的軸徑沒有發生變化，保證了磨削加工時的剛度，同時也保證了磨削質量。


圖1為本發明的結構原理示意圖。
圖2為在安裝角為β時，所求解出的砂輪回轉面的軸向截形。
其中1、砂輪，2、螺母。
具體實施例方式
實施例如圖1所示，加工導程為40mm的螺母2時，將砂輪1的軸線相對于螺母2的軸線偏轉一定角度β(即安裝角)，使安裝角β＝14.286°，相對于螺旋升角17°39′( H為滾珠絲杠副的導程，R0為絲杠副公稱半徑)，β角減少了3°。
砂輪軸向截形的計算接觸線方程f(u,θ)=y+ztanβ-nztanβ+nynx(x-T)=0]]>其中x=(R0-e+Rcosu)cosθ+(-e+Rsinu)sinαsinθy=(R0-e+Rcosu)sinθ-(-e+Rsinu)sinαcosθz=(Rsinu-e)cosα+H2πθ]]>nx=(-Rsinucosθ-Rcosusinαsinθ)·H-x·(-Rcosucosα+Hθ)ny=(-Rcosucosθ+Hθ)·(-y)+(-Rsinucosθ-Rcosusinαsinθ)·Hnz=(-Rsinucosθ-Rcosusinαsinθ)·x+(-Rsinusinθ+Rcosusinαcosθ)y]]>(x，y，z)——螺旋面上點的坐標R，R0——分別為滾珠半徑，絲杠副公稱半徑θ——滾珠絲杠副的接觸角H——滾珠絲杠副的導程T——絲杠軸與砂輪軸之間的最小距離截形的求解方程ZW=zmRW=(xm-T)2+(ymcosβ+zmsinβ)2]]>xm，ym，zm—接觸點的坐標
β—安裝角根據以下參數計算軸向截形，所求解出的砂輪回轉面的軸向截形如圖2所示。

根據其計算的結果，對絲杠磨床的螺旋升角位置做出相應調整，磨削后的螺母與絲杠軸裝配后，包含效果很好，摩擦力適中，滾珠絲杠副的整體性能得到了提高。
綜合以上說明，本發明由于改變砂輪安裝角的同時也改變了砂輪的軸向截形，因此可以制造小直徑、大導程的滾珠螺母。并且砂輪的軸徑沒有發生變化，保證了磨削質量，摩擦力適中，提高了滾珠絲杠副的整體性能。
權利要求
1.一種磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法，將砂輪軸線相對于螺母的軸線偏轉一定角度β進行安裝對螺母滾道磨削，偏轉方向與螺母滾道的法截面的法線方向相同，其特征是角度β是在螺母螺旋升角的基礎上減少角度a，a大于0°小于或等于10°；同時根據角度β改變砂輪回轉面的軸向截形。
2.根據權利要求書1所述的磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法，其特征是所述砂輪回轉面的軸向截形的求解方法如下以螺旋滾道的法截面為已知條件，根據砂輪回轉面與被加工螺旋面在任意時刻必須相切的原理，用數值方法求解接觸線方程，得出一系列接觸點；進而將求出的接觸點繞刀具軸線回轉，就可求出砂輪回轉面的軸向截形。
全文摘要
本發明提供了一種磨削大導程滾珠絲杠副螺母滾道的方法，是將砂輪軸線相對于螺母的軸線偏轉一定角度β進行安裝對螺母滾道磨削，偏轉方向與螺母滾道的法截面的法線方向相同，角度β是在螺母螺旋升角的基礎上減少角度a，a大于0°小于或等于10°；同時根據角度β改變砂輪回轉面的軸向截形。本發明避免了因為導程角過大而造成的砂輪軸與螺母之間的干涉現象，同時也保證了磨削加工時的剛度。由于改變砂輪安裝角的同時也改變了砂輪的軸向截形，因此可以制造小直徑、大導程的滾珠螺母，并且砂輪的軸徑沒有發生變化，保證了磨削質量。
文檔編號B24B19/06GK101020298SQ20071001337
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者姜洪奎, 宋現春, 于復生, 張佐營 申請人:山東大學