CN102312056A - 一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺 - Google Patents

一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于滚珠丝杠的加工工艺领域，公开了一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火的工艺。它包括以下步骤：（A）将待加工滚珠丝杠固定在中频机组上，滚珠丝杠工件置于中频机组的原型淬火感应圈内，所述的中频机组的淬火感应圈始终沿着滚珠丝杠滚道表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道的两侧，从而使滚道两侧获得同样的硬度；（B）通电加热滚珠丝杠表面，达到淬火温度后，断电；（C）喷水进行冷却淬火。本发明滚珠丝杠的滚道表面淬火工艺，耗材少，加工成本低，生产效率高，加工周期短，容易实现批量生产。

Description

一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺
技术领域
本发明属于滚珠丝杠的加工工艺领域，更具体地说，涉及一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火的工艺。 
背景技术
将旋转运动转变成线性运动或者将线性运动转变成旋转运动的滚珠丝杠部件可以放大小扭矩，因此提供较大的推力，而且能够在线性方向上精确定位。得益于这种性能，滚珠丝杠广泛应用于机械工具、半导体相关的设备以及工业机器人中。 
目前，滚珠丝杠一般采用中频感应淬火。生产中，经常会发现中频淬火（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或网状的裂纹，甚至在磨削螺纹的过程中仅凭肉眼就可以发现，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。 
通常，按国家标准，滚珠丝杠的淬火硬度为HRC58～62，淬硬层深度滚道牙底下≥1mm为合格。在传统的淬火工艺中，滚珠丝杠淬火时感应圈与待加工件的起始位置和滚道中心无特定要求。硬度层分布如图1剖面区域所示。由于部分生产应用过程中存在的特殊要求，即要求淬火硬度为HRC58～62，牙顶圆有效淬硬层深3～5mm，牙底有效硬度层深≥1mm。即硬度层分布如图4剖面区域所示。则现有的滚珠丝杠表面淬火工业不能满足其性能要求。 
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，耗材少，加工成本低，生产效率高，加工周期短，容易实现批量生产的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺。
技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，它包括以下步骤：
A）将待加工滚珠丝杠固定在中频机组上，滚珠丝杠工件置于中频机组的原型淬火感应圈内；所述的中频机组输出功率：115-120KW；中频机组的淬火感应圈的淬火移动速度和滚珠丝杠转速关系：在传统的淬火工艺中，感应圈的起始位置和滚道中心无特定要求。在改进后的淬火工艺中，要求感应圈在在丝杠上母线位置上，感应圈的中心始终和滚道的中心相重合。滚珠丝杠旋转一周，淬火感应圈在轴向移动的距离为一个螺距。本步骤的的特点是所述的中频机组的淬火感应圈始终沿着滚珠丝杠滚道表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道的两侧，从而使滚道两侧获得同样的硬度；感应加热淬火（感应淬火）是指利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺。滚珠丝杠中频淬火的目的是要确保丝杠滚道表面有HRC≥58 的高硬度。
B）通电加热滚珠丝杠表面，达到淬火温度后，断电。淬火温度控制在880℃~900℃。 
C）喷水进行冷却淬火，所述冷却水中含有3~6%的NaCO3。所述冷却水的喷水压力为0.15MPa。喷水冷却温度控制在室温。如果使用净水冷却，产生的蒸汽膜阶段长，易产生气泡，淬火工件易出现软点。用5%的NaCO3溶液降低了形成蒸汽膜的稳定性，使蒸汽膜迅速破坏，提高了沸腾阶段的温度范围，加速了淬火冷却速度。冷却水的压力是由中频淬火机床的多匝比中频淬火变压器决定，当水压在0.15～0.4MPa时，机床才能正常工作。 
有益效果
本发明相比于现有技术的优点在于：
（1）所述的中频机组的淬火感应圈始终沿着滚珠丝杠滚道表面进行淬火，这种加热方法使得工件表面加热温度非常均匀；
（2）使用本发明的淬火方法，提高了滚珠丝杠的淬火质量，降低了淬火废品率；
（3）本发明的淬火方法保证牙顶圆不被淬透，有一定的韧性，具有很高地耐冲击能力。
附图说明
图1为传统淬火工艺滚珠丝杠淬火后，滚珠丝杠表面硬度层分布剖面示意图； 
图2为本发明的淬火工艺滚珠丝杠淬火过程中，感应圈与滚珠丝杠表面的相对位置示意图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明的淬火工艺滚珠丝杠淬火后，滚珠丝杠表面硬度层分布剖面示意图；
图中：1-感应圈    2-滚珠丝杠    3-滚道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。 
本发明的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，它包括以下步骤： 
A）如图2、图3，将待加工滚珠丝杠固定在中频机组上，滚珠丝杠2工件置于中频机组的原型淬火感应圈1内；所述的中频机组输出功率：115-120KW；所述中频机组的淬火感应圈1的淬火移动速度和滚珠丝杠2转速关系：滚珠丝杠2旋转一周，淬火感应圈1在轴向移动的距离为一个螺距。本步骤的特点是所述的中频机组的淬火感应圈1始终沿着滚珠丝杠2滚道3表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道3的两侧，从而使滚道3两侧获得同样的硬度。
B）通电加热滚珠丝杠2表面，达到淬火温度后，断电；淬火温度控制在860℃~870℃。 
C）喷水进行冷却淬火；喷水冷却温度控制在120~140°。所述冷却水中含有3~6%的NaCO3 。所述冷却水的喷水压力为0.15MPa。使用本法的滚珠丝杠2沿滚道3表面淬火工艺方法，滚珠丝杠2表面的硬度层分布如图4所示。 
实施例1
本发明的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，它包括以下步骤：
A）将待加工滚珠丝杠固定在中频机组上，滚珠丝杠工件置于中频机组的原型淬火感应圈1内；所述的中频机组输出功率：115-120KW；所述中频机组的淬火感应圈的淬火移动速度和滚珠丝杠2转速关系：滚珠丝杠2旋转一周，淬火感应圈1在轴向移动的距离为一个螺距。本步骤的特点是所述的中频机组的淬火感应圈1始终沿着滚珠丝杠2滚道表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道3的两侧，从而使滚道3两侧获得同样的硬度。
B）通电加热滚珠丝杠2表面，达到淬火温度后，断电；淬火温度控制在860℃。 
C）喷水进行冷却淬火；喷水冷却温度控制在120°。所述冷却水中含有3%的NaCO3 。所述冷却水的喷水压力为0.15MPa。 
实施例2
本发明的一种滚珠丝杠2沿滚道3表面淬火工艺，它包括以下步骤：
A）将待加工滚珠丝杠2固定在中频机组上，滚珠丝杠工件置于中频机组的原型淬火感应圈内；所述的中频机组输出功率：115-120KW；所述中频机组的淬火感应圈1的淬火移动速度和滚珠丝杠2转速关系：滚珠丝杠2旋转一周，淬火感应圈1在轴向移动的距离为一个螺距。本步骤的特点是所述的中频机组的淬火感应圈1始终沿着滚珠丝杠2滚道3表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道3的两侧，从而使滚道3两侧获得同样的硬度。
B）通电加热滚珠丝杠2表面，达到淬火温度后，断电；淬火温度控制在870℃。 
C）喷水进行冷却淬火；喷水冷却温度控制在140°。所述冷却水中含有6%的NaCO3 。所述冷却水的喷水压力为0.15MPa。 
本发明的滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，要求感应圈在滚珠丝杠2上母线位置上，感应圈1的中心始终和滚道3的中心相重合。在传统的淬火工艺中，淬火感应圈1的起始位置和滚道3中心无特定要求。本发明的滚珠丝杠2旋转一周，淬火感应圈1在轴向移动的距离为一个螺距，中频机组的淬火感应圈1始终沿着滚珠丝杠2滚道3表面进行淬火，这种加热方法使得工件表面加热温度非常均匀，提高了滚珠丝杠2的淬火质量，降低了淬火废品率；保证了牙顶圆不被淬透，有一定的韧性，具有很高地耐冲击能力。 
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。  

Claims (6)

1.一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
A）将待加工滚珠丝杠（2）固定在中频机组上，滚珠丝杠（2）工件置于中频机组的环形淬火感应圈（1）内；
B）通电加热滚珠丝杠（2）表面，达到淬火温度后，断电；
C）喷水进行冷却淬火；
本步骤的特点是所述的中频机组的淬火感应圈(1)始终沿着滚珠丝杠（2）滚道(3)表面进行淬火，冷却水始终均匀的喷在滚道(3)的两侧，从而使滚道（3）两侧获得同样的硬度。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，淬火温度控制在860℃~870℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，喷水冷却温度控制在120~140°。
4.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，所述冷却水中含有3~6%的NaCO3 。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，所述冷却水的喷水压力为0.15MPa。
6.根据权利要求5所述的一种滚珠丝杠沿滚道表面淬火工艺，其特征在于，所述的中频机组输出功率：115-120KW；所述中频机组的淬火感应圈(1)的淬火移动速度和滚珠丝杠（2）转速关系：滚珠丝杠（2）旋转一周，淬火感应圈（1）在轴向移动的距离为一个螺距。
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