[發明專利]一種高精度的密珠軸系

有效

• 申請號: 202111188711.2
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113958603B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 安祥波;余倫;高七一;陳智明;涂文英;陳飛飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: F16C19/14
• 分類號: F16C19/14;F16C19/54
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發明公開了一種高精度的密珠軸系，屬于精密機械設計技術領域，所要解決的技術問題是減小端面垂直度誤差及外負載對軸系回轉精度的影響，包括軸承套、主軸、端面保持架、端面鋼球、徑向保持架、徑向鋼球、推力球軸承座、支撐鋼球、推力球軸承、碟形彈簧、鎖緊螺母。軸承套為軸系的固定件，主軸為軸系的旋轉件，端面鋼球支撐軸系的軸向負載，徑向鋼球限定軸系的回轉中心，推力球軸承座固定推力球軸承和支撐鋼球，支撐鋼球豎直支撐徑向保持架，推力球軸承承載軸系的軸向預緊力，碟形彈簧用于施加軸向可調的預緊力，鎖緊螺母用于軸向鎖緊。本發明的軸系達到了調節主軸端面垂直度誤差、軸向預緊力可調、外負載對軸系回轉精度影響極小的效果。

技術領域

本發明屬于精密機械設計技術領域，具體地說涉及一種可應用于精密轉臺、精密檢測器具或精密傳動的高精度的密珠軸系。

背景技術

高精度回轉軸系是諸多精密機械設備、儀器的核心功能單元，如機床、圓度儀、經緯儀、測角儀等。隨著機械制造進入精密、超精密時代，加工、檢測設備的精度也逐步進入亞微米乃至納米級，對其回轉軸系的要求亦日益提高。高精度密珠軸系由于結構形式簡單、制造工藝性良好、精度高、剛度高、環境適應性強、性能穩定、維護方便等一系列優點，廣泛應用于機床主軸傳動、高精度跟蹤測量儀器、高精度轉臺、工業機器人等領域。

通常，密珠軸系的結構主要由主軸、軸套和密集的滾珠組成，密集的滾珠具有誤差均分效應，為獲取高的回轉精度奠定了理論基礎。同時，提高零件的制造精度、優化軸系結構及配合參數對密珠軸系的回轉精度也具有重要的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：減小端面垂直度誤差及外負載對軸系回轉精度的影響，設計一種能調節主軸端面垂直度誤差，且軸向預緊力可調的、外負載對軸系回轉精度影響極小的高精度的密珠軸系。

為了實現上述目的，本發明方案如下：

一種高精度的密珠軸系，所述軸系包括：軸承套、主軸、端面保持架、端面鋼球、徑向保持架、徑向鋼球、推力球軸承座、支撐鋼球、推力球軸承、碟形彈簧和鎖緊螺母；

所述軸承套為軸系的固定件和安裝基礎；所述主軸位于軸承套內，可相對軸承套旋轉，為軸系的旋轉件；所述主軸包括凸半球、凹半球、芯軸、內六角螺釘、環氧膠；所述凸半球為軸系的輸出接口，用于連接外負載；所述凹半球位于凸半球下面，且兩半球面相配合；所述芯軸位于凸半球下面，且位于軸承套的內部，所述芯軸通過內六角螺釘與凸半球連接；所述環氧膠用于粘接凸半球與凹半球，且位于兩半球面間的環形槽內；所述端面保持架位于軸承套與凹半球之間，且放置于軸承套的上端面，以限定所述端面鋼球的分布；所述端面鋼球位于端面保持架內，并分布于軸承套的上端面，在豎直方向上支撐起所述主軸及外負載；所述徑向保持架位于軸承套與芯軸之間，以限定徑向鋼球的分布；所述徑向保持架豎直方向通過支撐鋼球支撐；所述徑向鋼球位于徑向保持架內，并分布于軸承套內孔且位于芯軸外圓之外。

所述徑向鋼球與所述軸承套、芯軸的配合限定了軸系的回轉中心；所述推力球軸承座安裝于軸承套下端；所述支撐鋼球均布放置于推力球軸承座上盲孔內；所述推力球軸承的座圈安裝于推力球軸承座內，軸圈與主軸的芯軸的外圓配合，承載軸系的軸向預緊力；所述碟形彈簧位于推力球軸承的下面，且安裝于所述芯軸上，軸向壓緊推力球軸承的軸圈；所述碟形彈簧用于施加可調的軸向預緊力。

其中，作用于主軸上的外負載通過端面鋼球、軸承套直接傳遞到軸系的安裝面上，傳力路徑不經過主軸的芯軸，以減小外負載對軸系回轉精度的影響。

其中，所述主軸的凹半球與凸半球的半球面相配合，在軸系裝調完成后注入環氧膠粘接固定，以減小主軸的端面垂直度誤差對軸系回轉精度的影響。

其中，所述鎖緊螺母位于碟形彈簧的下面，與所述芯軸螺紋配合，軸向鎖緊碟形彈簧。

其中，所述端面鋼球以特定分布規律分布于軸承套的上端面。