CN115750711B - 高精度滚珠螺母及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动装备技术领域，具体涉及一种高精度滚珠螺母及其制造工艺，包括内衬、传热环、以及外套，所述内衬的内径开设有滚珠槽，所述传热环的内径套设在所述内衬的外径、并通过冶金复合连接于内衬的外径，所述外套设有内腔，所述传热环将所述内衬固定在内腔，所述外套的一端设有轴孔，所述轴孔与内衬的内径同轴。本发明适用于高速传动的滚珠螺杆模组使用，内衬配合螺杆连接，传热环用于在滚珠传动过程中产生的热量传输至外套，外套具有散热槽进行散热，在安装使用的负载上配合散热空间即可，结构耐用性好，适用于高速高精度传动。

Description

高精度滚珠螺母及其制造工艺

技术领域

本发明涉及机械传动装备技术领域，特别是涉及一种高精度滚珠螺母及其制造工艺。

背景技术

一般的机械线性传动方式，是通过将螺母螺接于螺杆，通过螺杆的转动来带动螺母沿螺杆的轴向移动，以将轴的旋转传动转换为线性传动。为了降低滚珠螺杆与螺母之间的摩擦力，因此便将滚珠置于螺杆与螺母之间，形成滚珠螺母与滚珠螺杆的组合，通过滚珠的滚动来降低摩擦力。

现有的滚珠螺母在使用中，不具备散热以及在摩擦作用下耐用性较差，尤其是针对一些高速传动的机构上，由于滚珠的快速滑动摩擦产生热量，会影响滚珠螺母的使用寿命，因而需要针对现有的滚珠螺母结构做改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于高速传动的滚珠螺杆模组使用，内衬配合螺杆连接，传热环用于在滚珠传动过程中产生的热量传输至外套，外套具有散热槽进行散热，在安装使用的负载上配合散热空间即可，结构耐用性好，适用于高速高精度传动的高精度滚珠螺母及其制造工艺。

本发明所采用的技术方案是：一种高精度滚珠螺母，包括内衬、传热环、以及外套，所述内衬的内径开设有滚珠槽，所述传热环的内径套设在所述内衬的外径、并通过冶金复合连接于内衬的外径，所述外套设有内腔，所述传热环将所述内衬固定在内腔，所述外套的一端设有轴孔，所述轴孔与内衬的内径同轴。

对上述方案的进一步改进为，所述外套的外径开设有第一扁位和第二扁位，所述第一扁位安装有滚珠循环通道，所述滚珠循环通道的两端分别连接于所述滚珠槽的两端，所述第一扁位开设有第一散热槽，所述第一散热槽的一端连通所述滚珠循环通道，所述滚珠循环通道开设有进液槽，所述进液槽的一端连通所述第一散热槽，所述第一散热槽内填充有润滑油，当滚珠在滚珠循环通道内活动时，将第一散热槽内的润滑有从微孔导入至滚珠循环通道内。

对上述方案的进一步改进为，所述内衬为青铜内衬，所述传热环为铝合金传热环，所述传热环通过冶金复合与内衬形成一体。

对上述方案的进一步改进为，所述内衬为不锈钢内衬，所述传热环为铜粉末冶金复合成型在内衬的外径。

对上述方案的进一步改进为，所述内衬的内径设有镀铬层，所述镀铬层将所述滚珠槽覆盖。

对上述方案的进一步改进为，所述外套的内径与传热环的外径通过冶金结合形成一体，所述外套的外径设有安装面板，所述安装面板上开设有安装孔，所述外套靠近第一散热槽的一端设有装配端，所述装配端用于在外套装配时将第一散热槽封闭。

对上述方案的进一步改进为，所述第二扁位上均布有多个第二散热槽，所述第二散热槽呈U型、且靠近所述传热环的外径。

对上述方案的进一步改进为，所述第一散热槽内设有导向片，所述导向片用于将润滑油朝向进液槽导向，所述导向片呈倾斜平行分布在滚珠循环通道的两侧；所述进液槽的开口处朝向所述导向片、并设有扩张斜面。

一种高精度滚珠螺母的制造工艺，包括所述的高精度滚珠螺母；

步骤S1，冶金复合：准备内衬与传热环，将传热环通过冶金结合连接于内衬的外径，将两者结合形成一体；

步骤S2，加工外套：将外套加工成指定尺寸，并内径掏空，同时外径粗加工；

步骤S3，组装配合：将复合后的内衬与传热环固定安装在外套内径；

步骤S4，精加工：将外套外径加工到位，此时夹持加工到位的外径对内衬的内径进行加工，并加工出滚珠槽；

步骤S5，完成加工滚珠槽后将第一、二扁位加工，然后将滚珠循环通道加工并安装连接于滚珠槽的两端，最后在对滚珠槽进行二次精加工；

步骤S6，完成滚珠槽二次加工后对内衬的内径进行镀铬处理、镀铬处理同时对滚珠槽也电镀上镀铬层，完成滚珠螺母的加工。

对上述方案的进一步改进为，步骤S1中，内衬为青铜内衬，所述传热环为铝合金传热环，所述传热环通过冶金复合与内衬形成一体；

步骤S3中，外套为青铜外套、并通过冶金结合与传热环的外径形成一体。

对上述方案的进一步改进为，步骤S1中，内衬为不锈钢内衬，所述传热环为铜粉末冶金复合成型在内衬的外径；

步骤S3中，外套为不锈钢外套、并通过粉末冶金与传热环一体连接，连接后在连接的缝隙处通过冷喷涂铜粉末将缝隙填充后再进行步骤S4。

本发明的有益效果是：

本发明相比传统的滚珠螺母，由内衬、传热环以及外套组成，适用于高速传动的滚珠螺杆模组使用，内衬配合螺杆连接，传热环用于在滚珠传动过程中产生的热量传输至外套，外套具有散热槽进行散热，在安装使用的负载上配合散热空间即可，结构耐用性好，适用于高速高精度传动，实用性强。具体是，设置了内衬、传热环、以及外套，所述内衬的内径开设有滚珠槽，所述传热环的内径套设在所述内衬的外径、并通过冶金复合连接于内衬的外径，所述外套设有内腔，所述传热环将所述内衬固定在内腔，所述外套的一端设有轴孔，所述轴孔与内衬的内径同轴。以上，内衬与传热环采用的是冶金工艺结合形成的一体式金属复合材料，两种金属结合目的是在保证耐磨的同时也保证传热性，将两种材料相互结合利用各自特性。内衬为不锈钢或者青铜，并内径镀铬处理，加强耐磨性，而传热环为铜粉末或者铝合金，都是高传热性能的材料，加强结构散热性。

外套的外径开设有第一扁位和第二扁位，所述第一扁位安装有滚珠循环通道，所述滚珠循环通道的两端分别连接于所述滚珠槽的两端，所述第一扁位开设有第一散热槽，所述第一散热槽的一端连通所述滚珠循环通道，所述滚珠循环通道开设有进液槽，所述进液槽的一端连通所述第一散热槽，所述第一散热槽内填充有润滑油，当滚珠在滚珠循环通道内活动时，将第一散热槽内的润滑有从微孔导入至滚珠循环通道内；第一扁位和第二扁位对称安装，第一扁位在装配时可以配合安装结构朝上，第二扁位则可以配合结构朝向镂空，进而在第一扁位上的第一散热槽可以封闭，在内部设置润滑油也不会出现漏液现象，同时设置了滚珠循环通道和进液槽，在滚珠滚动时会产生压差，将润滑油导入到滚珠循环通道内进行循环，当翻转时产生压差也可以将润滑油从另一面导入，形成循环利用，滚珠在使用时润滑性更好，进而也可以大大延长耐用性。

用于上述一种高精度滚珠螺母的制造工艺，包括如下步骤：步骤S1，冶金复合：准备内衬与传热环，将传热环通过冶金结合连接于内衬的外径，将两者结合形成一体；步骤S2，加工外套：将外套加工成指定尺寸，并内径掏空，同时外径粗加工；步骤S3，组装配合：将复合后的内衬与传热环固定安装在外套内径；步骤S4，精加工：将外套外径加工到位，此时夹持加工到位的外径对内衬的内径进行加工，并加工出滚珠槽；步骤S5，完成加工滚珠槽后将第一、二扁位加工，然后将滚珠循环通道加工并安装连接于滚珠槽的两端，最后在对滚珠槽进行二次精加工；步骤S6，完成滚珠槽二次加工后对内衬的内径进行镀铬处理、镀铬处理同时对滚珠槽也电镀上镀铬层，完成滚珠螺母的加工。整个工艺是先将结构冶金结合，后在精加工成型，最后在进行镀层加固，进而在使用中耐用性更好，整个工艺流程适合大批量生产，生产的滚珠螺母耐用性好。

附图说明

图1为本发明高精度滚珠螺母的立体示意图；

图2为图1中高精度滚珠螺母另一视角的立体示意图；

图3为图1中高精度滚珠螺母另一视角的立体示意图；

图4为图1中高精度滚珠螺母的主视示意图；

图5为图4中A-A的剖视图；

图6为图1中高精度滚珠螺母的使用状态示意图；

图7为图1中高精度滚珠螺母另一视角的使用状态示意图。

附图标记说明：内衬1、滚珠槽11、传热环2、外套3、轴孔31、第一扁位32、第一散热槽321、导向片321a、第二扁位33、第二散热槽331、滚珠循环通道34、进液槽341、安装面板35、安装孔351。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1～图7所示，本发明的一种实施例中，涉及了一种高精度滚珠螺母，设置了内衬1、传热环2、以及外套3，所述内衬1的内径开设有滚珠槽11，所述传热环2的内径套设在所述内衬1的外径、并通过冶金复合连接于内衬1的外径，所述外套3设有内腔，所述传热环2将所述内衬1固定在内腔，所述外套3的一端设有轴孔31，所述轴孔31与内衬1的内径同轴。

对上述实施例的进一步改进为，外套3的外径开设有第一扁位32和第二扁位33，所述第一扁位32安装有滚珠循环通道34，所述滚珠循环通道34的两端分别连接于所述滚珠槽11的两端，所述第一扁位32开设有第一散热槽321，所述第一散热槽321的一端连通所述滚珠循环通道34，所述滚珠循环通道34开设有进液槽341，所述进液槽341的一端连通所述第一散热槽321，所述第一散热槽321内填充有润滑油，当滚珠在滚珠循环通道34内活动时，将第一散热槽321内的润滑有从微孔导入至滚珠循环通道34内；第一扁位32和第二扁位33对称安装，第一扁位32在装配时可以配合安装结构朝上，第二扁位33则可以配合结构朝向镂空，进而在第一扁位32上的第一散热槽321可以封闭，在内部设置润滑油也不会出现漏液现象，同时设置了滚珠循环通道34和进液槽341，在滚珠滚动时会产生压差，将润滑油导入到滚珠循环通道34内进行循环，当翻转时产生压差也可以将润滑油从另一面导入，形成循环利用，滚珠在使用时润滑性更好，进而也可以大大延长耐用性。

本发明的另一种实施例中，内衬1为青铜内衬1，所述传热环2为铝合金传热环2，所述传热环2通过冶金复合与内衬1形成一体，本实施例中，采用青铜与铝合金结合，青铜具有快速的传热效率，并经过铝合金复合连接，进而加强散热效率，适用于高效率的传动使用，结构耐用性好。

本发明的另一种实施例中，内衬1为不锈钢内衬1，所述传热环2为铜粉末冶金复合成型在内衬1的外径，本实施例中，采用的是不锈钢内衬1，并通过铜粉末结合，具有高效率的传热，结构传热效率高，同样能够保证结构的耐用性。

对上述实施例的进一步改进为，内衬1的内径设有镀铬层，所述镀铬层将所述滚珠槽11覆盖，设置镀铬层加强结构的耐用性，镀铬层通过溅射或电镀形式附着在内衬1的内径，在往复传动时耐磨性更好，进一步提升耐用性。

对上述实施例的进一步改进为，外套3的内径与传热环2的外径通过冶金结合形成一体，所述外套3的外径设有安装面板35，所述安装面板35上开设有安装孔351，所述外套3靠近第一散热槽321的一端设有装配端，所述装配端用于在外套3装配时将第一散热槽321封闭，外套3也采用冶金结合，具体是通过粉末结构，结构一体性好，同时设置装配端预防在装配后使用时出现漏液现象，加强耐用性。

对上述实施例的进一步改进为，第二扁位33上均布有多个第二散热槽331，所述第二散热槽331呈U型、且靠近所述传热环2的外径，通过多个第二散热槽331用于装配后的镂空结构散热，进而保证结构散热效果。

对上述实施例的进一步改进为，第一散热槽321内设有导向片321a，所述导向片321a用于将润滑油朝向进液槽341导向，所述导向片321a呈倾斜平行分布在滚珠循环通道34的两侧；所述进液槽341的开口处朝向所述导向片321a、并设有扩张斜面；通过导向片321a可以在压差作用下将润滑油导入至滚珠循环通道34内，开设扩张斜面方便将润滑油导入。

本发明的另一种实施例中，用于上述一种高精度滚珠螺母的制造工艺，包括如下步骤：

步骤S1，冶金复合：准备内衬1与传热环2，将传热环2通过冶金结合连接于内衬1的外径，将两者结合形成一体；

步骤S2，加工外套3：将外套3加工成指定尺寸，并内径掏空，同时外径粗加工；

步骤S3，组装配合：将复合后的内衬1与传热环2固定安装在外套3内径；

步骤S4，精加工：将外套3外径加工到位，此时夹持加工到位的外径对内衬1的内径进行加工，并加工出滚珠槽11；

步骤S5，完成加工滚珠槽11后将第一、二扁位加工，然后将滚珠循环通道34加工并安装连接于滚珠槽11的两端，最后在对滚珠槽11进行二次精加工；

步骤S6，完成滚珠槽11二次加工后对内衬1的内径进行镀铬处理、镀铬处理同时对滚珠槽11也电镀上镀铬层，完成滚珠螺母的加工。整个工艺是先将结构冶金结合，后在精加工成型，最后在进行镀层加固，进而在使用中耐用性更好，整个工艺流程适合大批量生产，生产的滚珠螺母耐用性好。

对上述实施例的进一步改进为，步骤S1中，内衬1为青铜内衬1，所述传热环2为铝合金传热环2，所述传热环2通过冶金复合与内衬1形成一体；步骤S3中，外套3为青铜外套3、并通过冶金结合与传热环2的外径形成一体；本实施例中，采用的是铜铝复合形成一体，具有高效率的传热效率，结合两种材料的特性，提升耐用性。

对上述实施例的进一步改进为，步骤S1中，内衬1为不锈钢内衬1，所述传热环2为铜粉末冶金复合成型在内衬1的外径；步骤S3中，外套3为不锈钢外套3、并通过粉末冶金与传热环2一体连接，连接后在连接的缝隙处通过冷喷涂铜粉末将缝隙填充后再进行步骤S4；本实施例中，采用的是铜粉末冶金，并可以将缝隙填充，结构连接密度更高，传热性能更好，耐用性也更强。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种高精度滚珠螺母，其特征在于：包括内衬、传热环、以及外套，所述内衬的内径开设有滚珠槽，所述传热环的内径套设在所述内衬的外径、并通过冶金复合连接于内衬的外径，所述外套设有内腔，所述传热环将所述内衬固定在内腔，所述外套的一端设有轴孔，所述轴孔与内衬的内径同轴；

所述外套的外径开设有第一扁位和第二扁位，所述第一扁位安装有滚珠循环通道，所述滚珠循环通道的两端分别连接于所述滚珠槽的两端，所述第一扁位开设有第一散热槽，所述第一散热槽的一端连通所述滚珠循环通道，所述滚珠循环通道开设有进液槽，所述进液槽的一端连通所述第一散热槽，所述第一散热槽内填充有润滑油，当滚珠在滚珠循环通道内活动时，将第一散热槽内的润滑有从微孔导入至滚珠循环通道内；

所述高精度滚珠螺母的制造工艺，包括如下步骤：

步骤S1，冶金复合：准备内衬与传热环，将传热环通过冶金结合连接于内衬的外径，将两者结合形成一体；

步骤S2，加工外套：将外套加工成指定尺寸，并内径掏空，同时外径粗加工；

步骤S3，组装配合：将复合后的内衬与传热环固定安装在外套内径；

步骤S4，精加工：将外套外径加工到位，此时夹持加工到位的外径对内衬的内径进行加工，并加工出滚珠槽；

步骤S5，完成加工滚珠槽后将第一、二扁位加工，然后将滚珠循环通道加工并安装连接于滚珠槽的两端，最后在对滚珠槽进行二次精加工；

步骤S6，完成滚珠槽二次加工后对内衬的内径进行镀铬处理、镀铬处理同时对滚珠槽也电镀上镀铬层，完成滚珠螺母的加工。

2.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述内衬为青铜内衬，所述传热环为铝合金传热环，所述传热环通过冶金复合与内衬形成一体。

3.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述内衬为不锈钢内衬，所述传热环为铜粉末冶金复合成型在内衬的外径。

4.根据权利要求2或3所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述内衬的内径设有镀铬层，所述镀铬层将所述滚珠槽覆盖。

5.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述外套的内径与传热环的外径通过冶金结合形成一体，所述外套的外径设有安装面板，所述安装面板上开设有安装孔，所述外套靠近第一散热槽的一端设有装配端，所述装配端用于在外套装配时将第一散热槽封闭。

6.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述第二扁位上均布有多个第二散热槽，所述第二散热槽呈U型、且靠近所述传热环的外径。

7.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：所述第一散热槽内设有导向片，所述导向片用于将润滑油朝向进液槽导向，所述导向片呈倾斜平行分布在滚珠循环通道的两侧；所述进液槽的开口处朝向所述导向片、并设有扩张斜面。

8.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：步骤S1中，内衬为青铜内衬，所述传热环为铝合金传热环，所述传热环通过冶金复合与内衬形成一体；

步骤S3中，外套为青铜外套、并通过冶金结合与传热环的外径形成一体。

9.根据权利要求1所述的高精度滚珠螺母，其特征在于：步骤S1中，内衬为不锈钢内衬，所述传热环为铜粉末冶金复合成型在内衬的外径；

步骤S3中，外套为不锈钢外套、并通过粉末冶金与传热环一体连接，连接后在连接的缝隙处通过冷喷涂铜粉末将缝隙填充后再进行步骤S4。

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