CN101966645A - 一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法，其包括以下步骤：粗校直-粗磨外圆-半精磨外圆-精磨外圆-精磨外圆-终检-热处理淬火-热处理回火-钢丝轮抛光-布轮抛光-防锈、存放，丝杆抛光后，碳油清洗，合格的涂上防锈油，用塑料袋装起入库备用。本发明的有益效果为：耗材少，加工成木低，生产效率高，加工周期短，容易实现批量生产，冷滚压滚珠丝杠使工件在滚轧机、二个滚轮间冷挤压、使工件塑性变形(成形)达到标准螺纹、并有轴向移动、使螺纹继续延长至6000mm。

Description

一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法

技术领域

本发明涉及一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法。

背景技术

目前，滚珠丝杠一般采用中频感应淬火。在生产中，经常会发现经过中频淬火( 回火) 的丝杆经磨削螺纹后，经磁力探伤检查，常在螺纹滚道的圆弧上出现轴向的或网状的裂纹，甚至在磨削螺纹过程中仅凭肉眼就可发现，从而造成丝杆的报废。这不仅给企业造成直接经济损失，而且由于造成该问题的因素是多方面的，给企业生产一线操作者带来较大的压力。

为了提高竞争力，降低资源消耗和浪费、充分发挥资源可利用性，对环境环保负责、得利亚与时俱进积极研发、改进、创新、通过对大量裂纹丝杠的失效分析和过程追溯，总结了造成这类裂纹的原因和控制措施，并通过批量生产获得了有效性确认。一、丝杠中频淬火后裂纹的原因分析 ：1、 原材料不良主要表现为GCr15 材料的网状碳化物级别超差或球化退火组织不合格( 有片状珠光体) 。通过对裂纹丝杠碳化物的不均匀性分析、显微组织分析，出现网状碳化物级别超差或球化退火组织不合格丝杠约占总数的40 % 。碳化物不均匀性造成丝杠表面感应淬火后存在表面硬度和内应力分布不均，碳化物较集中的部位其内应力也较集中。在丝杠磨削时，由于该部位内应力超过材料的屈服强度，就会产生磨削裂纹。片状珠光体存在，则造成丝杆表面感应淬火后晶粒粗大，降低钢材的屈服强度，丝杠磨削时在内应力超过材料的屈服强度部位产生裂纹。2、丝杆中频淬火热处理不主要表现为淬火温度偏高或回火不足。通过分析、统计，由此造成丝杠磨削裂纹的丝杠约占总数的20 % ～30 % 。大型滚珠丝杠中频淬火时，中频输出功率偏高，淬火速度过慢，都可能使丝杠淬火时的温度偏高，丝杆淬火后的马氏体组织级别偏上限(马氏体5 级) ，甚至可能超标(马氏体≥5级) 。粗大的马氏体组织会降低钢材40%。丝杠磨削时的工艺参数不规范，磨削时产生的磨削热量在丝杠表面造成丝杠表面的温度升高达到丝杠材料的“淬火温度”，在冷却液的作用下，丝杠表面形成“二次淬火”，造成表面晶粒粗大，降低钢材的屈服强度，引起丝杠表面出现裂纹。大型滚珠丝杠淬火后，淬硬层较深，内应力(包括热应力和组织转变应力) 较大，回火不足(回火温度低或回火时间短)，丝杠淬火时形成的内应力消除不完全。丝杠淬火、回火后，内部的残余内应力与磨削时产生的磨削应力相叠加，当叠加后的应力超过钢材的屈服强度时，就会在丝杠表面形成裂纹。3、丝杠加工时的工艺参数不规范该原因造成磨削裂纹的丝杠约占总数的30 % ～40 %。丝杆加工时的工艺参数不规范, 磨削时产生的磨削热量在丝杆表面造成“二次回火”。更有甚者, 磨削热量甚至使丝杠表面的温度升高达到丝杠材料的“淬火温度”, 在磨削液的冷却作用下, 丝杠表面形成“二次淬火”, 造成表面晶粒粗大, 降低钢材的屈服强度, 引起丝杠表面出现裂纹。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方，耗材少，加工成木低，生产效率高，加工周期短，容易实现批量生产，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法置，包括以下步骤：

1）粗校直，采用调直架冷拔55号高碳圆钢6000mm长工件，使两头分别拉出Ｖ型架600mm长，用百分表打工件外圆，径向跳动在0.2以内，中间每个点在0.07以内；

2）粗磨外圆，采用无心磨床粗磨经过步骤1）加工的工件，外径定圆度为0.012，圆柱度为0.012，表面粗糙度Ra0.8；

3）半精磨外圆，采用无心磨床半精磨经过步骤2）加工的工件，外径圆度为0.008，圆柱度为0.008，表面粗糙度Ra0.8；

4）精磨外圆，采用调直架将经过步骤3）加工的工件的两头拉出去600长，用百分表打径跳≤0.15中间，每个点在跳动在0.05以内；

5) 精磨外圆，采用高精无心磨床精磨经过步骤4）加工的工件，外径表面粗糙变为Ra0.4，圆度0.003，圆柱度0.003，跳动度3000mm长不大于0.05；

6）终检，按上述要求全检合格后转下面工序，或涂油入库；

7）热处理淬火，经过步骤6）检验合格的工件表面进行热处理淬火，感应淬火硬度为HRC58～62，淬火层至牙底深度为1.2至1.5；

8）热处理回火，经过步骤7）处理的工件感应低温回火；也可采用自回火的方法；

9）钢丝轮抛光，经过步骤8）处理的工件采用倒顺抛光，抛掉牙底黑皮，粗糙度Ra0.8；

10）布轮抛光，经过步骤9）处理的工件采用倒顺抛，牙底抛光，表面粗糙度为Ra0.4；

11）将处理好的工件防锈、存放，丝杆抛光后，碳油清洗，合格的涂上防锈油，用塑料袋装起入库备用。

本发明的有益效果为：耗材少，加工成木低，生产效率高，加工周期短，容易实现批量生产，冷滚压滚珠丝杠使工件在滚轧机、二个滚轮间冷挤压、使工件塑性变形（成形）达到标准螺纹、并有轴向移动、使螺纹继续延长至6000mm。滚压法加螺纹切削法加工螺纹的生产率高、可以节省材料、使所得螺纹的机械性能高。

具体实施方式

本发明实施例所述的高精密转造级滚珠丝杠的生产方法，包括以下步骤：

1）粗校直，采用调直架冷拔55号高碳圆钢6000mm长工件，使两头分别拉出Ｖ型架600mm长，用百分表打工件外圆，径向跳动在0.2以内，中间每个点在0.07以内，不能出现顺弯现象；

2）粗磨外圆，采用无心磨床粗磨经过步骤1）加工的工件，外径定圆度为0.012，圆柱度为0.012，表面粗糙度Ra0.8；

3）半精磨外圆，采用无心磨床半精磨经过步骤2）加工的工件，外径圆度为0.008 圆柱度为0.008表面粗糙度Ra0.8；

4）精磨外圆，采用调直架将经过步骤3）加工的工件的两头拉出去600mm长，用百分表打径跳≤0.15中间，每个点在跳动在0.05以内，不能出现顺弯现象；

5) 精磨外圆，采用高精无心磨床精磨经过步骤4）加工的工件，外径表面粗糙变为Ra0.4，圆度0.003，圆柱度0.003，跳动度3000mm长不大于0.05，表面不能有磕碰拉伤；                                    

6）终检，按上述要求全检合格后转下面工序，或涂油入库；

7）热处理淬火，经过步骤6）检验合格的工件表面进行热处理淬火，感应淬火硬度为HRC58～62，表面不能氧化，淬火层至牙底深度为1.2至1.5，测量变形量，调整轴向进给速度，提供真实数据、供轧机调整角度参考；

8）热处理回火，经过步骤7）处理的工件感应低温回火；也可采用自回火的方法；

9）钢丝轮抛光，经过步骤8）处理的工件采用倒顺抛光，抛掉牙底黑皮，粗糙度Ra0.8；

10）布轮抛光，经过步骤9）处理的工件采用倒顺抛，牙底抛光，表面粗糙度为Ra0.4；

11）将处理好的工件防锈、存放，丝杆抛光后，碳油清洗，合格的涂上防锈油，用塑料袋装起入库备用。

55号钢的化学成分通过影响钢的屈服强度、Ms点、淬透性、组织的比体积和残余奥氏体量等影响工件的热处理变形。钢的碳含量直接影响热处理后所获得的各种组织的比体积，随着钢的碳含量的增加,马氏体的体积增大，屈服强度升高。淬透性和马氏体比体积的增大，增大了淬火组织应力和热处理变形；而残余奥氏体量的增多和屈服强度的升高，减小了比体积变化，导致组织应力下降和热处理变形的减小，碳含量对工件热处理变形的影响是上述矛盾因素综合作用的结果。

55号钢试样，组织应力成为引起变形的主导因素，结果试样的变形为中部直径缩小，端部直径增大，长度增大。当碳的质量分数进一步增加到0.8％以上时，由于Ms点的降低,残余奥氏体量的增加,其变形又呈长度缩短，直径增大的热应力型变形。并且由于高碳钢屈服强度的升高，其变形量要小于中碳钢。对碳素钢来说，由于钢在较高温度下具有较好的塑性，加之碳素钢本身屈服强度相对较低。感应器与待淬火的工件(丝杆) 之间的间隙决定了感应器的“加热效率”和工件表面的实际加热功率。55号钢在小导程小型丝杆感应淬火后，采用“160 ～180 ℃/ 8h/ 水冷”工艺，可以有效释放、消除丝杆淬火过程产生的内应力，大大减少变形扭曲和弯曲的比率。

在保留GCrl5材料制造的转造级滚珠丝杠性能优点的同时。在小导程小型转造级滚珠丝杠材料上我们选用性别和信价比更优55号钢替换GCrl5。在大导程大型丝杆转造级滚珠丝杠材料上我们选用性别和信价比更优40Cr替换GCrl5。提高了生产效益、减少了生产时间、降低了加工的复杂程度。直接降低生产成本。

Claims (1)

1.一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）粗校直，采用调直架冷拔55号高碳圆钢6000长工件，使两头分别拉出Ｖ型架600mm长，用百分表打工件外圆，径向跳动在0.2以内，中间每个点在0.07以内；

2）粗磨外圆，采用无心磨床粗磨经过步骤1）加工的工件，外径定圆度为0.012，圆柱度为0.012，表面粗糙度Ra0.8；

3）半精磨外圆，采用无心磨床半精磨经过步骤2）加工的工件，外径圆度为0.008，圆柱度为0.008，表面粗糙度Ra0.8；

4）精磨外圆，采用调直架将经过步骤3）加工的工件的两头拉出去600长，用百分表打径跳≤0.15中间，每个点在跳动在0.05以内；

5) 精磨外圆，采用高精无心磨床精磨经过步骤4）加工的工件，外径表面粗糙变为Ra0.4，圆度0.003，圆柱度0.003，跳动度3000mm长不大于0.05；

6）终检，按上述要求全检合格后转下面工序，或涂油入库；

7）热处理淬火，经过步骤6）检验合格的工件表面进行热处理淬火，感应淬火硬度为HRC58～62，淬火层至牙底深度为1.2至1.5；

8）热处理回火，经过步骤7）处理的工件感应低温回火；也可采用自回火的方法；

9）钢丝轮抛光，经过步骤8）处理的工件采用倒顺抛光，抛掉牙底黑皮，粗糙度Ra0.8；

10）布轮抛光，经过步骤9）处理的工件采用倒顺抛，牙底抛光，表面粗糙度为Ra0.4；

11）将处理好的工件防锈、存放，丝杆抛光后，碳油清洗，合格的涂上防锈油，用塑料袋装起入库备用。