解决方案
工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造
SOLUTION
一种长滚珠丝杠辅助支撑装置
李国志
（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）
摘通过支撑轴将滚珠丝杠挠曲变形部分支起，且支撑轴可以在丝母经过时退回，丝母经过后伸出，很好地解决了要：
滚珠丝杠由于自重引起的挠曲变形问题，提高了传动精度。
长滚珠丝杠；辅助支撑关键词：
中图分类号：T G502.3文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2011）08－0111－02
1引言3辅助支撑装置的工作原理及过程
当移动部件开始运动，带动压板前进并与深沟球轴
滚珠丝杠传动间隙小、精度高，在装备工业、交通运输、航空航天、军工产品等领域有很普遍的应用。然而，当滚珠丝杠作为长距离（如行程≥7m ）水平传动时，由于自身重力作用及温度变化等，易引起挠曲变形，丝杠越长，变形越大，严重影响传动精度及丝杠寿命，制约行业发现有技术中通常是对滚珠丝杠进行预拉伸［1，2］，以提高展。
丝杠的刚性，但丝杠越长，效果越不明显；也有对丝杠采用辅助支撑的结构［3］，但大都结构复杂，需要电气、液压、气动等配合，控制较困难。本文介绍一种在丝杠下方增加辅助支撑、减小丝杠跨距的方法，结构较为简单，并且可以很好地解决长丝杠的挠曲变形问题。2
辅助支撑装置的基本结构
如图1所示，套筒1固定在机架4上，支撑轴3通过弹簧2、法兰盘13安装在套筒内，法兰盘13直线轴承5、
上安装有导向销11，支撑轴后端部安装有定位螺母12，前端部安装有垫片7及通过销轴10安装的深沟球轴承8，压板9安装并固定在丝杠6所驱动的移动部件（如龙门铣床的溜板箱）上；支撑轴尾部开有导向槽3a 。使用时，本装置水平安装，垫片7上表面与丝杠轴线平行并与丝杠外径相切。垫片7由耐磨自润滑复合材料制成，不会损伤丝杠。
1312
3a
1
2
3
4
5
6
K 7
89
11
K （去掉丝杠）
位置1
位置2
9
位置3
10
承接触（如图1位置1所示），支撑轴在压板的压力作用下带动锁紧螺母沿直线轴承退回，将弹簧压缩；支撑轴后部开有导向槽，法兰盘上安装有导向销，导向槽与导向销配合，保证支撑轴不沿轴线回转；当移动部件带动压板继，续前进，将支撑轴压缩到极限位置（如图1位置2所示）此时支撑轴端部远离丝杠，丝母座有足够的空间通过支撑轴所在位置；通过后，压板逐渐远离支撑轴，支撑轴在弹簧弹力作用下沿直线轴承伸出，利用垫片将丝杠托起，到达行程后，定位螺母与法兰盘接触，支撑轴不能再向前移动（如图1位置3所示）。当移动部件向反方向移动时动作亦是如此。通过以上动作，实现了滚珠丝杠的辅助支撑，如果滚珠丝杠过长，可以在多点安装本装置。4
设计时需要注意的问题
值得注意的是，支撑轴后端部用来安装锁紧螺母的螺纹部分，如果空间允许，应尽量设计得长一些，这样更利于装配。装配时，如果支撑轴后端部螺纹长度过短，将弹簧安装在支撑轴上，就会没有空间安装法兰盘、锁紧螺母（如图2），必须将弹簧压缩才能安装，而如果没有专用工具工装，弹簧压缩很困难也不安全，将螺纹长度加长（图3）就可以解决这个问题。螺纹长度S 可以用式（1）来确定：
S=H0-H 1+S 1+4P
（1）
如图3所示，式（1）中H 0为弹簧的自由高度，H 1为弹簧的安装高度，S 1为螺母厚度，P 为螺距。这样就可以在弹簧处于自由高度时安装法兰盘和锁紧螺母，预紧弹簧可以通过拧紧锁紧螺母进行，省力安全，并且弹簧预紧力的调整空间很大，便于装配后期调整。
1
2
图1
8. 深沟球轴承
9. 压板
辅助支撑装置的结构
图2
10. 销轴
11. 导向销
12. 螺母
13. 法兰
H 0
1. 套筒2. 弹簧3. 支撑轴3a. 导向槽4. 机架5. 轴承6. 丝杠7. 垫片螺纹长度过短安装弹簧
1. 支撑轴
2. 弹簧
机械工程师2011年第8期
111
解决方案
SOLUTION
工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造
五轴数控机床回转中心的几何误差检测与补偿
张亮1，谭谆1，薛乃凤2
（1. 沈阳机床股份有限公司设计研究院，沈阳110142；2. 中捷机床有限公司，沈阳110142）
摘通过对转摆台式五轴数控机床回转中心几何误差的研究，提出了转摆台式五轴数控机床回转中心不重合几何要：
误差的检测与补偿方法。将此方法应用于沈阳机床某转摆台式五轴数控机床, 结合HEIDENHAIN ITNC530系统进行误差补偿，取得了良好效果。
关键词：五轴数控机床；几何误差；误差检测；误差补偿
中图分类号：T G659文献标识码：A
ZHANG Liang 1,
文章编号：1002－2333（2011）08－0112－02
TAN Zhun 1,
XUE Nai －feng 2
Error Test and Compensation of 5-Axis CNC Machine Tools
（1.SMTCL, Shenyang 110142, China ；2.China-Czech Machine Tools Cop. Ltd., 110142, China ）
Abstract ：By researching the axis ’geometry error of the rotating-swinging working table in 5-axis machine center, this article presents measuring and compensation methods of the geometry error. Applying these methods to compensate HEIDENHAIN ITNC530NC system structure data at the 5-Axis CNC Machine Tools with rotating-swinging working table ，great improvement is achieved.
Key words ：5-Axis CNC machine tools; ceometric error; error test; error compensation
1引言学模型和计算，将机床的空间定位误差实时地反馈到控制系统，实现误差的修正，从而提高五轴数控机床的加工精度［2］。
转摆台式五轴数控机床，直线轴联动回转中心与两旋转轴轴心位置的不重合几何误差，制约着五轴数控机本文提出以下方案：围绕回床加工精度。为解决此问题，
转中心，建立五轴数控机床联动轨迹模型，设计几何误差检测方案；分析列表实际检测误差数据；通过对机床机械系统运动误差的计算，将空间定位误差实时地反馈到控制系统，实现误差修正。通过对沈阳机床某转摆台式五轴杠行程、旋转形式或结构尺寸限制等）进行合理设计。本装置结构简单、易于装配、动作灵活、成本低，无需电气、液压、气动等配合，可以克服长滚珠丝杠由于自重、温度变化等引起的挠曲变形，提高滚珠丝杠丝杠的传动精度，延长其使用寿命，广泛应用推广，将极大地推动长滚珠丝杠在数控机床领域的应用。
［参考文献］
4P
五轴数控机床是装备制造业最重要的一种加工设备，可用于加工各种复杂曲面，随着对工件加工质量要求的不断提高，如何提高五轴数控机床加工精度问题成为热点［1］。
机床自身的制造和装配误差，影响着机床的几何精度，同时，对于五轴数控机床而言，误差造成回转轴心不重合，降低了五轴联动精度，不能够得到理想的零件加工精度。几何误差补偿的方法是在不改变数控机床结构和建立数控制系统的机床上，通过对机床运动误差源分析、
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
S
12
3
S 1H 0
压缩弹簧处于自由状态
［1］张亮亮．丝杠预拉伸的实现［J ］．航空精密制造技术，2009（2）：
58-59.
［2］周志红，文怀兴，杨东生．滚珠丝杠安装方式的研究［J ］．制造技
术与机床，2007（8）：140-141.
［3］黄小林．长滚珠丝杠辅助支撑装置在机床中的设计与应用［J ］．
金属加工（冷加工），2011（8）：41-42.
（编辑立
明）
S 1H 1
压缩弹簧处于安装状态
图3
1. 螺母
螺纹长度加长后安装弹簧
2. 法兰盘
3. 弹簧
5结语
!!!!!!!!!! 作者简介：李国志（1981-），男，助理工程师，主要从事金属切削机床
设计工作。
收稿日期：2011-05-31
本文给出了一种长滚珠丝杠辅助支撑的装置及设计时需要注意的问题。设计时可根据具体设计条件（滚珠丝
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机械工程师2011年第8期
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一种长滚珠丝杠辅助支撑装置
李国志
（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）
摘通过支撑轴将滚珠丝杠挠曲变形部分支起，且支撑轴可以在丝母经过时退回，丝母经过后伸出，很好地解决了要：
滚珠丝杠由于自重引起的挠曲变形问题，提高了传动精度。
长滚珠丝杠；辅助支撑关键词：
中图分类号：T G502.3文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2011）08－0111－02
1引言3辅助支撑装置的工作原理及过程
当移动部件开始运动，带动压板前进并与深沟球轴
滚珠丝杠传动间隙小、精度高，在装备工业、交通运输、航空航天、军工产品等领域有很普遍的应用。然而，当滚珠丝杠作为长距离（如行程≥7m ）水平传动时，由于自身重力作用及温度变化等，易引起挠曲变形，丝杠越长，变形越大，严重影响传动精度及丝杠寿命，制约行业发现有技术中通常是对滚珠丝杠进行预拉伸［1，2］，以提高展。
丝杠的刚性，但丝杠越长，效果越不明显；也有对丝杠采用辅助支撑的结构［3］，但大都结构复杂，需要电气、液压、气动等配合，控制较困难。本文介绍一种在丝杠下方增加辅助支撑、减小丝杠跨距的方法，结构较为简单，并且可以很好地解决长丝杠的挠曲变形问题。2
辅助支撑装置的基本结构
如图1所示，套筒1固定在机架4上，支撑轴3通过弹簧2、法兰盘13安装在套筒内，法兰盘13直线轴承5、
上安装有导向销11，支撑轴后端部安装有定位螺母12，前端部安装有垫片7及通过销轴10安装的深沟球轴承8，压板9安装并固定在丝杠6所驱动的移动部件（如龙门铣床的溜板箱）上；支撑轴尾部开有导向槽3a 。使用时，本装置水平安装，垫片7上表面与丝杠轴线平行并与丝杠外径相切。垫片7由耐磨自润滑复合材料制成，不会损伤丝杠。
1312
3a
1
2
3
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5
6
K 7
89
11
K （去掉丝杠）
位置1
位置2
9
位置3
10
承接触（如图1位置1所示），支撑轴在压板的压力作用下带动锁紧螺母沿直线轴承退回，将弹簧压缩；支撑轴后部开有导向槽，法兰盘上安装有导向销，导向槽与导向销配合，保证支撑轴不沿轴线回转；当移动部件带动压板继，续前进，将支撑轴压缩到极限位置（如图1位置2所示）此时支撑轴端部远离丝杠，丝母座有足够的空间通过支撑轴所在位置；通过后，压板逐渐远离支撑轴，支撑轴在弹簧弹力作用下沿直线轴承伸出，利用垫片将丝杠托起，到达行程后，定位螺母与法兰盘接触，支撑轴不能再向前移动（如图1位置3所示）。当移动部件向反方向移动时动作亦是如此。通过以上动作，实现了滚珠丝杠的辅助支撑，如果滚珠丝杠过长，可以在多点安装本装置。4
设计时需要注意的问题
值得注意的是，支撑轴后端部用来安装锁紧螺母的螺纹部分，如果空间允许，应尽量设计得长一些，这样更利于装配。装配时，如果支撑轴后端部螺纹长度过短，将弹簧安装在支撑轴上，就会没有空间安装法兰盘、锁紧螺母（如图2），必须将弹簧压缩才能安装，而如果没有专用工具工装，弹簧压缩很困难也不安全，将螺纹长度加长（图3）就可以解决这个问题。螺纹长度S 可以用式（1）来确定：
S=H0-H 1+S 1+4P
（1）
如图3所示，式（1）中H 0为弹簧的自由高度，H 1为弹簧的安装高度，S 1为螺母厚度，P 为螺距。这样就可以在弹簧处于自由高度时安装法兰盘和锁紧螺母，预紧弹簧可以通过拧紧锁紧螺母进行，省力安全，并且弹簧预紧力的调整空间很大，便于装配后期调整。
1
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图1
8. 深沟球轴承
9. 压板
辅助支撑装置的结构
图2
10. 销轴
11. 导向销
12. 螺母
13. 法兰
H 0
1. 套筒2. 弹簧3. 支撑轴3a. 导向槽4. 机架5. 轴承6. 丝杠7. 垫片螺纹长度过短安装弹簧
1. 支撑轴
2. 弹簧
机械工程师2011年第8期
111
解决方案
SOLUTION
工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造
五轴数控机床回转中心的几何误差检测与补偿
张亮1，谭谆1，薛乃凤2
（1. 沈阳机床股份有限公司设计研究院，沈阳110142；2. 中捷机床有限公司，沈阳110142）
摘通过对转摆台式五轴数控机床回转中心几何误差的研究，提出了转摆台式五轴数控机床回转中心不重合几何要：
误差的检测与补偿方法。将此方法应用于沈阳机床某转摆台式五轴数控机床, 结合HEIDENHAIN ITNC530系统进行误差补偿，取得了良好效果。
关键词：五轴数控机床；几何误差；误差检测；误差补偿
中图分类号：T G659文献标识码：A
ZHANG Liang 1,
文章编号：1002－2333（2011）08－0112－02
TAN Zhun 1,
XUE Nai －feng 2
Error Test and Compensation of 5-Axis CNC Machine Tools
（1.SMTCL, Shenyang 110142, China ；2.China-Czech Machine Tools Cop. Ltd., 110142, China ）
Abstract ：By researching the axis ’geometry error of the rotating-swinging working table in 5-axis machine center, this article presents measuring and compensation methods of the geometry error. Applying these methods to compensate HEIDENHAIN ITNC530NC system structure data at the 5-Axis CNC Machine Tools with rotating-swinging working table ，great improvement is achieved.
Key words ：5-Axis CNC machine tools; ceometric error; error test; error compensation
1引言学模型和计算，将机床的空间定位误差实时地反馈到控制系统，实现误差的修正，从而提高五轴数控机床的加工精度［2］。
转摆台式五轴数控机床，直线轴联动回转中心与两旋转轴轴心位置的不重合几何误差，制约着五轴数控机本文提出以下方案：围绕回床加工精度。为解决此问题，
转中心，建立五轴数控机床联动轨迹模型，设计几何误差检测方案；分析列表实际检测误差数据；通过对机床机械系统运动误差的计算，将空间定位误差实时地反馈到控制系统，实现误差修正。通过对沈阳机床某转摆台式五轴杠行程、旋转形式或结构尺寸限制等）进行合理设计。本装置结构简单、易于装配、动作灵活、成本低，无需电气、液压、气动等配合，可以克服长滚珠丝杠由于自重、温度变化等引起的挠曲变形，提高滚珠丝杠丝杠的传动精度，延长其使用寿命，广泛应用推广，将极大地推动长滚珠丝杠在数控机床领域的应用。
［参考文献］
4P
五轴数控机床是装备制造业最重要的一种加工设备，可用于加工各种复杂曲面，随着对工件加工质量要求的不断提高，如何提高五轴数控机床加工精度问题成为热点［1］。
机床自身的制造和装配误差，影响着机床的几何精度，同时，对于五轴数控机床而言，误差造成回转轴心不重合，降低了五轴联动精度，不能够得到理想的零件加工精度。几何误差补偿的方法是在不改变数控机床结构和建立数控制系统的机床上，通过对机床运动误差源分析、
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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S 1H 0
压缩弹簧处于自由状态
［1］张亮亮．丝杠预拉伸的实现［J ］．航空精密制造技术，2009（2）：
58-59.
［2］周志红，文怀兴，杨东生．滚珠丝杠安装方式的研究［J ］．制造技
术与机床，2007（8）：140-141.
［3］黄小林．长滚珠丝杠辅助支撑装置在机床中的设计与应用［J ］．
金属加工（冷加工），2011（8）：41-42.
（编辑立
明）
S 1H 1
压缩弹簧处于安装状态
图3
1. 螺母
螺纹长度加长后安装弹簧
2. 法兰盘
3. 弹簧
5结语
!!!!!!!!!! 作者简介：李国志（1981-），男，助理工程师，主要从事金属切削机床
设计工作。
收稿日期：2011-05-31
本文给出了一种长滚珠丝杠辅助支撑的装置及设计时需要注意的问题。设计时可根据具体设计条件（滚珠丝
112
机械工程师2011年第8期