本發(fā)明涉及數(shù)控機床，尤其涉及一種雙工位數(shù)控機床精準定位裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、滾珠絲杠的驅(qū)動方式具有高效率、高精度和良好的響應(yīng)性能的優(yōu)點，而且相較于其他機械驅(qū)動方式，滾珠絲杠的行為更加容易預(yù)測，方便設(shè)計控制系統(tǒng)，另外，滾珠絲杠能夠在保持高精度的同時，承受較大的軸向荷載，所以在數(shù)控機床上得到廣泛應(yīng)用，作為負載工件，控制工件移動并且準確定位的裝置。

2、滾珠絲杠在沒有預(yù)緊的情況下，由于制造公差和裝配原因，可能會存在微小的間隙，這個間隙會導(dǎo)致在方向改變時出現(xiàn)所謂的“背隙”，即當運動方向反轉(zhuǎn)時，絲杠和螺母之間會有一個短暫的無負載移動距離，這種背隙會影響機床的定位精度，特別是在進行精密加工時，所以預(yù)緊力調(diào)整對于滾珠絲杠系統(tǒng)來說，是一個非常重要的優(yōu)化措施，其主要目的是通過施加一定的預(yù)緊力來消除或減少滾珠絲杠和螺母之間的背隙(也稱為反向間隙)，從而提高系統(tǒng)的剛性和重復(fù)定位精度，但是現(xiàn)有的通過雙螺母調(diào)整預(yù)緊力的方式需要人工反復(fù)安拆螺母，調(diào)整背隙，比較麻煩，特別對于雙工位數(shù)控機床來說，因為存在兩組滾珠絲杠驅(qū)動裝置，分別手動調(diào)整就更加麻煩，而且，雙工位數(shù)控機床負載較大，同一動力裝置需要控制兩組滾珠絲杠同時運行，輸出功率大，發(fā)熱情況嚴重，兩組滾珠絲杠同時運行也會產(chǎn)生更多的摩擦熱，機械振動大，更容易產(chǎn)生反向間隙。

3、因此，可以設(shè)計一種通過對滾珠絲杠和螺母之間的背隙進行檢測并且自動調(diào)整預(yù)緊力的裝置，令雙工位數(shù)控機床在高負載情況下，保持高精度的定位。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服雙工位數(shù)控機床的滾珠絲杠驅(qū)動結(jié)構(gòu)發(fā)熱嚴重，滾珠絲杠更容易產(chǎn)生背隙，通過人工方式調(diào)整預(yù)緊力比較麻煩的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種雙工位數(shù)控機床精準定位裝置，包括有機體組件、安裝在機體組件內(nèi)的驅(qū)動組件和定位輸出組件、活動連接在定位輸出組件上的滾珠絲杠和安裝在滾珠絲杠上的定位臺，定位輸出組件的輸入端與驅(qū)動組件的輸出端連接，驅(qū)動組件用于驅(qū)使定位輸出組件旋轉(zhuǎn)，定位輸出組件用于驅(qū)使?jié)L珠絲杠沿豎直方向移動；定位輸出組件包括定位部、活動連接在定位部上的鎖緊部和設(shè)置在定位部上的預(yù)緊調(diào)節(jié)部，預(yù)緊調(diào)節(jié)部用于驅(qū)使鎖緊部靠近或遠離定位部，預(yù)緊調(diào)節(jié)部內(nèi)設(shè)有潤滑油脂，當鎖緊部遠離定位部時，潤滑油脂流入定位輸出組件與滾珠絲杠之間的背隙內(nèi)；機體組件內(nèi)安裝有鼓風組件和傳動組件，傳動組件上安裝有刷頭，鼓風組件的輸入端與傳動組件的輸出端連接，傳動組件的輸入端與驅(qū)動組件的輸出端連接，驅(qū)動組件通過傳動組件驅(qū)使鼓風組件旋轉(zhuǎn)，鼓風組件用于加速機體組件內(nèi)空氣流動；機體組件內(nèi)安裝有輸液組件，輸液組件與刷頭連通，輸液組件的輸入端與傳動組件的輸出端連接，輸液組件內(nèi)設(shè)有冷卻液，冷卻液可在液筒組件和刷頭之間流動。

3、作為優(yōu)選，機體組件包括動力倉、安裝在動力倉上的立筒和兩個升降倉，定位輸出組件具有兩個且均活動連接在相對應(yīng)的升降倉內(nèi)，滾珠絲杠分別設(shè)置在相對應(yīng)升降倉內(nèi)，定位輸出組件用于驅(qū)使?jié)L珠絲杠沿升降倉的軸線方向移動；驅(qū)動組件包括安裝在動力倉上的電機、活動連接在動力倉內(nèi)的若干驅(qū)動輪、活動連接在若干驅(qū)動輪之間的皮帶和固定安裝在其中一個驅(qū)動輪上的同步主齒輪，另一個驅(qū)動輪安裝在電機的輸出端上，電機通過驅(qū)動輪和皮帶驅(qū)使同步主齒輪旋轉(zhuǎn)，定位輸出組件的輸入端與同步主齒輪連接，同步主齒輪用于驅(qū)使定位輸出組件旋轉(zhuǎn)。

4、作為優(yōu)選，定位部包括活動連接在升降倉上的定位螺母、設(shè)置在定位螺母上的同步副齒輪和開設(shè)在定位螺母上的導(dǎo)槽，同步副齒輪與同步主齒輪相嚙合；鎖緊部包括活動連接在定位螺母上的鎖緊螺母和固定連接在鎖緊螺母上的導(dǎo)塊，導(dǎo)塊活動連接在導(dǎo)槽內(nèi)，同步主齒輪通過同步副齒輪驅(qū)使定位螺母和鎖緊螺母旋轉(zhuǎn)；預(yù)緊調(diào)節(jié)部包括開設(shè)在定位螺母上的氣腔、安裝在氣腔內(nèi)的拉力傳感器、一端連接在拉力傳感器上的信號彈簧、活動連接在氣腔內(nèi)的柱塞、固定連接在柱塞上的拉伸彈簧、安裝在定位螺母上的氣泵、一端連接在氣腔上的補液管和安裝在補液管上的電動閥，柱塞將氣腔分隔為兩個獨立空間，其中一個空間與氣泵連通，潤滑油脂設(shè)在另一個空間內(nèi)，補液管的一端連接在潤滑油脂所處的空間內(nèi)，另一端連接在鎖緊螺母與滾珠絲杠之間的背隙中，柱塞與導(dǎo)塊固定連接，氣體在氣腔和氣泵之間流動，拉力傳感器用于檢測信號彈簧的拉力值，當氣體流入氣腔時，柱塞通過導(dǎo)塊驅(qū)使鎖緊螺母遠離定位螺母，并且拉力傳感器檢測到信號彈簧的拉力值達到f1。

5、作為優(yōu)選，鼓風組件包括活動連接在動力倉中的從動齒輪和固定安裝在從動齒輪上的扇葉，從動齒輪與傳動組件的輸出端連接，傳動組件通過從動齒輪驅(qū)使扇葉旋轉(zhuǎn)；傳動組件包括活動連接在動力倉中的傳動柱、固定連接在傳動柱上的傳動平齒圈、設(shè)置在傳動平齒圈上的傳動錐齒圈、活動連接在動力倉中的第一傳動錐齒輪、固定連接在第一傳動錐齒輪上的傳動平齒輪和第二傳動錐齒輪，傳動平齒圈與同步主齒輪相嚙合，第一傳動錐齒輪與傳動錐齒圈相嚙合，同步主齒輪用于驅(qū)使傳動柱、傳動平齒圈和傳動錐齒圈旋轉(zhuǎn)，傳動錐齒圈用于驅(qū)使第一傳動錐齒輪、傳動平齒輪和第二傳動錐齒輪旋轉(zhuǎn)，從動齒輪與傳動平齒輪相嚙合，傳動平齒輪通過從動齒輪驅(qū)使扇葉旋轉(zhuǎn)。

6、作為優(yōu)選，輸液組件包括安裝在機體組件上的液腔、活動連接在液腔中的排液組件和活動連接在排液組件上的隨動組件，隨動組件的輸入端與傳動組件的輸出端連接，傳動組件用于驅(qū)使隨動組件旋轉(zhuǎn)，隨動組件用于驅(qū)使排液組件在液腔內(nèi)移動，液腔與傳動柱之間活動連接有輸液管，傳動柱與刷頭之間設(shè)有通道，當排液組件在液腔中移動時，冷卻液通過輸液管在液腔和刷頭之間流動

7、作為優(yōu)選，排液組件包括活動連接在液腔中的軸塞、安裝在軸塞上的復(fù)位彈簧和安裝在軸塞內(nèi)的螺旋軌道，復(fù)位彈簧的一端連接在軸塞上，另一端連接在液腔上，當軸塞向下移動時，冷卻液通過輸液管從液腔流入刷頭；當軸塞向上移動時，冷卻液通過輸液管從刷頭流入液腔；隨動組件包括活動連接在軸塞中的旋轉(zhuǎn)軸、固定連接在旋轉(zhuǎn)軸一端的輪架和固定連接在旋轉(zhuǎn)軸另一端上的錐齒座，輪架可沿螺旋軌道移動，錐齒座與傳動錐齒圈相嚙合，傳動錐齒圈用于驅(qū)使錐齒座、旋轉(zhuǎn)軸和輪架旋轉(zhuǎn)，輪架通過螺旋軌道驅(qū)使軸塞在液腔內(nèi)移動。

8、作為優(yōu)選，機體組件內(nèi)安裝有聯(lián)動組件，聯(lián)動組件的輸入端與傳動組件的輸出端連接，傳動組件用于驅(qū)使聯(lián)動組件在機體組件內(nèi)移動，機體組件上安裝有調(diào)節(jié)組件，調(diào)節(jié)組件的輸入端與聯(lián)動組件的輸出端連接，調(diào)節(jié)組件上安裝有排風組件，調(diào)節(jié)組件用于驅(qū)使排風組件移動，氣體在機體組件和排風組件之間流動。

9、作為優(yōu)選，聯(lián)動組件包括活動連接在動力倉內(nèi)的聯(lián)動錐齒輪、固定連接在聯(lián)動錐齒輪上的聯(lián)動平齒輪、一端活動連接在聯(lián)動平齒輪的偏心位置上的搖臂、活動連接在搖臂另一端上的支桿和安裝在支桿上的塞頭，聯(lián)動錐齒輪與第二傳動錐齒輪相嚙合，第二傳動錐齒輪用于驅(qū)使聯(lián)動錐齒輪和聯(lián)動平齒輪旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動平齒輪用于驅(qū)使搖臂擺動，塞頭活動連接在立筒內(nèi)，搖臂通過支桿驅(qū)使塞頭在立筒內(nèi)移動；排風組件包括活動連接在立筒上的轉(zhuǎn)臂、安裝在轉(zhuǎn)臂上的輸入錐齒輪和出風板以及一端連接在出風板上的輸風管，輸風管的另一端連接在立筒上；當塞頭向下移動時，氣體通過輸風管從立筒流入出風板；當塞頭向上移動時，氣體通過輸風管從出風板流入立筒。

10、作為優(yōu)選，調(diào)節(jié)組件包括活動連接在動力倉內(nèi)的第一輸入平齒輪、固定連接在第一輸入平齒輪上的第二輸入平齒輪、活動連接在動力倉內(nèi)的輸出平齒輪和固定連接在輸出平齒輪上的輸出錐齒輪，第一輸入平齒輪與聯(lián)動平齒輪相嚙合，第二輸入平齒輪與輸出平齒輪相嚙合，輸出錐齒輪與輸入錐齒輪相嚙合，聯(lián)動平齒輪用于驅(qū)使第一輸入平齒輪和第二輸入平齒輪旋轉(zhuǎn)，第二輸入平齒輪用于驅(qū)使輸出平齒輪和輸出錐齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出錐齒輪通過輸入錐齒輪驅(qū)使轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)。

11、一種雙工位數(shù)控機床精準定位使用方法，采用如上述的一種雙工位數(shù)控機床精準定位裝置，包括以下步驟：

12、s1：啟動氣泵，通過氣泵將環(huán)境中的空氣輸入到氣腔中，氣腔內(nèi)壓力增大，迫使柱塞克服拉伸彈簧的彈性力向下移動，柱塞帶動導(dǎo)塊在導(dǎo)槽內(nèi)滑動，并令鎖緊螺母進一步遠離定位螺母，使得定位螺母中的滾珠與滾珠絲杠的背隙逐漸縮小，同時，電動閥開啟，柱塞將處于氣腔另一空間內(nèi)的潤滑油脂通過補液管推擠到鎖緊螺母與滾珠絲杠之間的間隙中，增加滾珠在滾珠絲杠上滾動的潤滑度；

13、s2：直到滾珠與滾珠絲杠之間的背隙縮小到預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時，此時拉力傳感器檢測到信號彈簧的拉力值達到f1，拉力傳感器反饋信號給氣泵和電動閥的控制單元，氣泵停止泵入氣體，電動閥關(guān)閉；

14、s3：將待加工工件放在相應(yīng)的定位臺上，啟動電機，電機控制其中一個驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，配合皮帶和其他的驅(qū)動輪，控制同步主齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由同步主齒輪將動力同時傳遞給處于兩個升降倉中的定位輸出組件上，通過同步主齒輪和同步副齒輪的嚙合傳動作用，控制定位螺母持續(xù)旋轉(zhuǎn)，又在導(dǎo)塊和導(dǎo)槽所形成的限位狀態(tài)下，鎖緊螺母跟隨定位螺母一同旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使兩個滾珠絲杠同時在升降倉內(nèi)提升；

15、s4：與s3同步的，同步主齒輪通過與傳動平齒圈的嚙合連接，控制傳動柱、傳動平齒圈和傳動錐齒圈圍繞同一軸線進行旋轉(zhuǎn)，傳動錐齒圈將動力傳遞至第一傳動錐齒輪，控制第一傳動錐齒輪、傳動平齒輪和第二傳動錐齒輪圍繞同一軸線旋轉(zhuǎn)，傳動平齒輪通過與從動齒輪的嚙合傳動作用，控制扇葉高速旋轉(zhuǎn)，加速動力倉內(nèi)的空氣流動，對驅(qū)動組件的各部分進行風冷降溫，同時還可以對皮帶起到風力除塵的效果；

16、s5：與s4同步的，傳動錐齒圈又將動力傳遞至錐齒座，控制錐齒座、旋轉(zhuǎn)軸和輪架圍繞同一軸線旋轉(zhuǎn)，輪架在旋轉(zhuǎn)時沿著螺旋軌道進行移動，利用螺旋軌道的螺旋狀結(jié)構(gòu)，迫使軸塞克服復(fù)位彈簧的彈性力，在液腔中往復(fù)移動，當軸塞向下移動時，通過輸液管將處于液腔中的冷卻液輸送到傳動柱中，再從傳動柱流入中空的刷頭內(nèi)，通過刷頭與皮帶的接觸和靠近，吸收皮帶運轉(zhuǎn)摩擦所產(chǎn)生的熱量；

17、s6：與s4同步的，第二傳動錐齒輪通過與聯(lián)動錐齒輪的嚙合傳動作用，控制聯(lián)動平齒輪一起旋轉(zhuǎn)，由聯(lián)動平齒輪帶動搖臂連續(xù)擺動，搖臂對支桿產(chǎn)生連續(xù)的推拉力，當塞頭在立筒中向下移動時，立筒中的空氣通過輸風管流入出風板，再從出風板上排出，吹向上升中的滾珠絲杠，將其表面的灰塵吹除；

18、s7：與s6同步的，輸入錐齒輪通過與第一輸入平齒輪的嚙合連接，控制第一輸入平齒輪和第二輸入平齒輪旋轉(zhuǎn)，再由第二輸入平齒輪旋轉(zhuǎn)將動力傳遞到輸出平齒輪上，輸出平齒輪與輸出錐齒輪一起旋轉(zhuǎn)，輸出錐齒輪將動力傳遞至與其相嚙合的聯(lián)動平齒輪，控制轉(zhuǎn)臂向上擺動，令出風板上的出風口對向上升中的滾珠絲杠；

19、s8：待工件提升到預(yù)設(shè)的高度上后，電機停止運行，此時定位臺和工件精準定位在相應(yīng)的高度上，數(shù)控機床同時對兩個定位臺上的工件進行加工處理；

20、s9：工件加工結(jié)束后，拉力傳感器再次檢測信號彈簧的拉力值，此時分為兩種情況，其中一種情況是：如果拉力值仍然為f1，則電機直接啟動，通過同步主齒輪反向輸出動力，控制定位螺母和鎖緊螺母一同旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使兩個滾珠絲杠同時在升降倉內(nèi)下降，直到工件抵達預(yù)設(shè)的位置；另一種情況是：如果拉力值檢測到不為f1，則重復(fù)s1的步驟，再次控制鎖緊螺母遠離定位螺母，使得定位螺母中的滾珠與滾珠絲杠上的絲軌之間的間隙再次縮小到預(yù)設(shè)的范圍，直到拉力值檢測到為f1，然后電機啟動，驅(qū)使兩個滾珠絲杠同時在升降倉內(nèi)下降，直到工件抵達預(yù)設(shè)的位置；

21、s10：在滾珠絲杠下降的過程中，重復(fù)s4-s6的步驟，同時，按照s7的方法，由輸入錐齒輪逐級向外輸出動力，控制轉(zhuǎn)臂向下擺動，令出風板上的出風口對向下降中的滾珠絲杠。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、1、通過定位部、鎖緊部和預(yù)緊調(diào)節(jié)部構(gòu)成的定位輸出組件來控制滾珠絲杠運行，在運行過程中，特別是反向運行動作的切換前可以自動檢測預(yù)緊力大小，并根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)緊力值來自動對鎖緊部和滾珠絲杠進行預(yù)緊，消除背隙，保證雙工位數(shù)控機床的高精度定位，相較于人工調(diào)節(jié)預(yù)緊，大大降低勞動力投入，減少調(diào)節(jié)時間，有利于數(shù)控機床的高效運行；

24、2、通過預(yù)緊調(diào)節(jié)部的動力進行預(yù)緊力調(diào)節(jié)的同時，還可以同步向滾珠絲杠和鎖緊部之間的間隙輸入潤滑油脂，起到減少滾珠和滾珠絲杠之間摩擦阻力的作用，并且可以緩解滾珠絲杠運行時的發(fā)熱情況，減少熱量傳遞；

25、3、利用每次預(yù)緊時注入潤滑油脂的方式，可以降低滾珠與滾珠絲杠之間的機械磨損，降低因磨損而產(chǎn)生背隙，導(dǎo)致定位精度不佳的可能性；

26、4、通過在傳動組件上設(shè)置的刷頭，在驅(qū)動組件運行的過程中，可以對皮帶上沾染的灰塵進行清理，保證皮帶的順暢運行；

27、5、通過輸液組件的設(shè)置，可以在驅(qū)動組件運行的過程中，同步向刷頭內(nèi)輸送冷卻液，通過熱傳遞作用，方便吸收驅(qū)動組件及其他各部件運行所產(chǎn)生的工作熱，特別對于皮帶，可以有效降低其因為長時間帶熱工作，容易老化的可能性；

28、6、通過鼓風組件的設(shè)置，可以在刷頭清潔皮帶的同時，輸出空氣流，加強清潔效果，并且加速周圍空氣的流動，有助于動力倉內(nèi)的散熱；

29、7、通過聯(lián)動組件和排風組件的設(shè)置，可以在滾珠絲杠移動的過程中同步輸出空氣流，將附著在滾珠絲杠上的灰塵吹走，避免灰塵在滾珠絲杠和滾珠之間增大摩擦阻力，減少機械磨損；

30、8、利用調(diào)節(jié)組件可以在排風組件輸出空氣流的同時，隨滾珠絲杠的運行方向自動調(diào)整出風方向，保證空氣流始終作用在滾珠絲杠上，保證對滾珠絲杠上的灰塵的吹掃清潔效果。