CN106346201B - 一种精密冷拉成型的滑块型腔的加工方法及导轨副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密冷拉成型滑块型腔的加工方法及采用该方法生产的滑块，方法为：准备滑块，将精密冷拉型材用带锯床锯断成长度略大于L的滑块；粗铣两端面，用卧式铣床铣削原料块的前、后两端面，使得滑块的长度基本等于L；粗磨六面，用平面磨床磨削滑块的六个面，使得滑块宽度等于W,滑块高度等于H，滑块长度等于L；钻返向器孔、滚球通孔，采用加工中心在滑块的前、后两端面钻返向器安装孔8‑Ma，在滑块的前、后两端面钻滚球通孔

钻攻用户安装孔，采用加工中心在滑块上端面钻攻用户安装孔4‑Mb；热处理，将滑块进行淬火、发兰；精磨基准面；用平面磨床精磨基准面至尺寸W和H；滚道成型磨，用滑块专机磨床成型精磨滚道4‑R。

Description

一种精密冷拉成型的滑块型腔的加工方法及导轨副

技术领域

本发明属于滚动直线导轨副制造技术领域，具体涉及一种精密冷拉成型滑块型腔的加工方法及导轨副。

背景技术

滚动直线导轨副是一种起导向作用的结构，一般机器中，一个部件要相对另一个部件运动，因此就需要支撑和导向，导轨就起这个作用，在机床等各种工具机器、半导体制造装置、工业机器人等各种工业设备应用广泛。而滚动直线导轨副是滑块在导轨条上直线滑动，而且只有这一个自由度，可以保证较高的相对运动精度和低速的灵活性。

滑块是滚动直线导轨副上的一个组件，滑块与导轨作相对运动时，滚珠就沿着滑块内滚道滚动，在滑块端部滚珠又通过返向装置进入返向孔后再进入滚道，滚珠就这样周而复始地进行滚动运动，从而实现线性导轨副的运动。而现有技术中，滑块中部的型腔一般为弧形或者直线形，安装会有误差，整个滑块的精密角度不高，其加工精度较低，滚珠在循环时，特别是滑块的本体与返向装置的连接点处，滚珠容易停滞，滚珠运行不顺畅，导致直线导轨副的整个工作稳定性较差，使得对应采用该导轨副的机器难以满足企业生产作业的需求。

目前，国内滚动直线导轨副生产厂家对于滑块加工工艺基本停留在传统工艺阶段，传统工艺流程：热轧料→锯断→铣六面→粗磨六面→铣直槽→钻返向器安装孔、滚球通孔→钻攻用户安装孔→铣滚道(或割滚道)→热处理→精磨四面→滚道成型磨。传统工艺落后步骤繁琐，不适用于如今机床装备制造业快速发展的需求。尤其是以滚道加工工序为例，需要经过铣直槽和铣滚道(割滚道)这两道工序，其中铣滚道工序目前普遍的加工方式为专用成型刀具铣削加工或线切割割滚道的方式，专用成型刀具铣削采用的专用刀具成本高，加工效率低，不合格率高，对工人技能水平要求高，加工效率低；而线切割割滚道精度高但效率更低，且污染大。传统加工工艺既耗时费力又浪费资源，也不符合绿色制造、节能减排的精神，急需一种更加高效节能的加工工艺。

淬火，作为热处理必须用到的一种工艺，其淬火剂对产品质量具有很大影响。常规淬火剂中，大都采用动植物油脂或矿物油来淬火，或者添加其他添加剂，但动植物油含有不饱和脂肪酸会水解或者氧化产生刺激性气味，而矿物油易受热产生油烟。而其他一些淬火剂如一种如采用聚烷撑乙二醇为主要原料的淬火剂，在工件初次淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度。工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要时间，而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出，这样工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。在相同浓度上，使用久了的PAG淬火液冷却速度更快，会引起工件的淬裂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种精密冷拉成型滑块型腔的加工方法,其制造精度更高，制造工序更简化。

本发明采用以下技术方案：一种精密冷拉成型滑块型腔的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，准备滑块，将精密冷拉型材用带锯床锯断成长度略大于L的滑块；

步骤二，粗铣两端面，用卧式铣床铣削原料块的前、后两端面，使得滑块的长度基本等于L；

步骤三，粗磨六面，用平面磨床磨削滑块的六个面，使得滑块宽度等于W,滑块高度等于H，滑块长度等于L；

步骤四，钻返向器孔、滚球通孔，采用加工中心在滑块的前、后两端面钻返向器安装孔8-Ma，在滑块的前、后两端面钻滚球通孔

步骤五，钻攻用户安装孔，采用加工中心在滑块上端面钻攻用户安装孔4-Mb；

步骤六，热处理，将滑块进行淬火、发兰；

步骤七，精磨基准面；用平面磨床精磨基准面至尺寸W和H；

步骤八，滚道成型磨，用滑块专机磨床成型精磨滚道4-R。

型材直接冷拉成有型腔的滑块形状，保证了材料内部结构的完整性，增强了产品的刚性，型材截面形状接近成品尺寸，无需加工的面直接冷拉到成品尺寸，需加工的面加工余量得到很好的控制，只需磨削加工，省去了大量的传统的铣削加工，如铣六面、铣直槽和铣滚道工序，大大缩短了滑块加工制造周期，提高材料利用率，降低生产成本提升市场竞争力，还有效避免了因大量铣削加工所带来的油雾污染。

进一步，步骤六中，所述淬火液组分及重量份如下：

氢氧化钠 6—12％，

氯化锌 6—8％，

磺化蓖麻油 0.02—0.15％，

聚酰胺聚乙二醇 2.3—4.8％，

丙烯酸酯 9—18％，

添加剂 0.3—1.8％，

纳米碳纤维管 0.3—1.6％，

过硫酸铵 0.63—1.29％,

异丙醇 0.2—11％，

余量为水；

其中，所述添加剂为硅类消泡剂0.08—0.13％，防锈剂0.5—0.85％，润滑剂0.35-0.7％；

总的各个组分之和为100％。

采用上述淬火剂使得产品表面光洁度比传统淬火剂增强了10％-20％，有效提高了滑块精度，符合导轨副对高精度的要求。上述方案中的纳米碳纤维管的直径优选为30-180nm的范围。

进一步，所述淬火剂中还包括聚烷撑乙二醇10-15％。能增强工件表面硬度，降低滑块淬火开裂的概率。滑块在该淬火剂中经淬火工序后需要进行水冲洗。

进一步，所述淬火层厚度为1.0-2.3mm。

一种采用上述方法生产的滑块，滑块与导轨组成了导轨副，滑块的滚道内设置有滚球，滑块两端都依次设有回球器、自润滑器、末端密封挡板，所述回球器设于靠近滑块端；所述自润滑器包括壳体和依次设于壳体内的高密度纤维网、油控制板和高含油纤维网，所述高含油纤维网设于末端密封挡板一侧。高含油纤维网储存润滑剂，高密度纤维网用于在滚动面上涂布润滑剂，油控制板控制调整油的流量，自润滑器结构的设置，是利用毛细作用的基本原理来输送润滑剂，给回球器和滚道内的滚球之间的滚道补充油的损耗，使得整个导轨副的润滑维护的间隔时间大幅度延长，而且输送适量润滑油给滚球滚动面，不会污染周围区域。自润滑器将适量的润滑剂输送给导轨的滚动面上，使得油膜不断在滚道元件与滚动面之间形成，可以大幅度增加润滑和维护的间隔时间。

进一步，所述高含油纤维网设有润滑油。润滑油可以采用含氢硅油。

进一步，所述滚球相互之间设有球保持器。球保持器的设置使得滚球通过球保持器保持而进行一个循环，消除了滚球之间的摩擦，滚球得以均匀间隔排列进行往复循环运动。

进一步，所述滚道内滚球与球保持器之间的空间设有润滑脂袋。滚球在滚道内滚动，使得滚球循环部分与球保持器之间的空间的润滑脂袋内继续的润滑脂随着滚球旋转施加到每个滚球和球保持器之间的接触表面，从而使得钢球表面形成油膜。而且该油膜不易破裂。

进一步，所述滑块任意一侧的末端密封挡板与一设置在导轨上的伸缩护罩可拆卸连接，所述伸缩护罩的另一端与与导轨端部固接。在滑块设有末端密封挡板的基础上，增加设置伸缩护罩，能使得导轨副适用于粉尘多或者切屑多的场所，减少空气中粉尘碎屑对滑块运动带来的不良影响。

进一步，所述滑块为法兰型或者四方型。

进一步，所述滑轨为“工”字形，所述滑轨上设有安装孔。

进一步，所述安装孔为上部宽、下部窄的倒上宽下窄的阶梯状。

本发明的加工方法与现有技术相比，具有以下优点，

1.滑块精密冷拉型材的应用，省去了传统滑块加工工序中的铣直槽和铣滚道两道工序，大大缩短了滑块加工制造周期，提高材料利用率，使整个滑块的生产周期缩短约30％，材料利用率提高约20％,降低生产成本提升市场竞争力，还有效避免了因大量铣削加工所带来的油雾污染。

2.冷拉替代了传统的热轧和模锻，减小了加工余量，提高了生产效率，节约了制造成本。滑块型腔的精密冷拉成型技术的突破，保证了材料内部结构的完整性，增强了产品的刚性，原材料滚道磨削余量经过科学计算合理放量，有效的减少了滑块成型磨削的时间，磨削效率可提高约1倍。

3.冷拉产品截形接近成品，无需加工的面直接冷拉到成品尺寸，需加工的面加工余量得到很好的控制，只需磨削加工，大大缩短了加工周期，降低了工人的工作强度，减少了能耗，降低了生产成本；

4.本工艺的优势在于滚道的成型是通过冷拉模具保证，尺寸稳定效率高，不再需要传统的机械加工，避免了因人工因素产生的不良品；

5.本导轨副的使用维护间隔时间长，使用寿命更长久，而且对粉尘区域适用性很高。

附图说明

图1是法兰型滑块本体示意图；

图2是四方型滑块本体示意图；

图3是导轨副的结构示意图；

图4是局部部件的示意图；

图5是滚道的局部结构示意图；

图6是带防护罩的导轨副结构示意图；

图7是导轨的局部示意图。

图中，1返向器孔，2滚球通孔，3用户安装孔，4滑块，5.导轨，6滚球，7回球器，8自润滑器,81壳体，82高密度纤维网，83油控制板，84高含油纤维网，85润滑油的流动，9末端密封挡板，10滚道，11伸缩护罩，12球保持器，13润滑脂袋，14安装孔，15防尘盖，16缺口，17通孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如图1-2所示，本方法中，型材直接经冷拉设备冷拉成截面如图1或图2所示的法兰型或者四方型的形状，即精密冷拉型材的尺寸基本等于滑块本体的尺寸，长度为略大于L,高度为略大于H,宽度为略大于W，然后再进行下一步的型材切割成单独的一个滑块，进行滑块的加工步骤。钻返向器孔1、滚球通孔2，采用加工中心在滑块的前、后两端面钻返向器安装孔8-Ma，在滑块的前端面或者后端面钻滚球通孔

4个滚球通孔连通前后端面，返向器安装孔为对称设置，滚球通孔也是对称设置，对称设置使得整个滑块运行时的能受力平衡；在上端面钻4个钻攻用户安装孔3，共4个孔，4-Mb；热处理，将滑块进行淬火、发兰；精磨基准面；用平面磨床精磨基准面至尺寸W和H，减少加工误差；滚道成型磨，用滑块专机磨床成型精磨滚道4-R。精磨基准面是减少加工余量与尺寸误差。

其中，步骤六中，所述淬火液组分如下：

氢氧化钠 6—12％，

氯化锌 6—8％，

磺化蓖麻油 0.02—0.15％，

聚酰胺聚乙二醇 2.3—4.8％，

丙烯酸酯 9—18％，

添加剂 0.3—1.8％，

纳米碳纤维管 0.3—1.6％，

过硫酸铵 0.63—1.29％，

异丙醇 0.2—11％，

余量为水；

其中，所述添加剂包括硅类消泡剂、防锈剂、润滑剂。

所述添加剂为硅类消泡剂、防锈剂、润滑剂三种。其重量份范围为硅类消泡剂0.08—0.13％，防锈剂0.5—0.85％，润滑剂0.35-0.7％。

本发明中的硅类消泡剂、防锈剂及润滑剂为领域内常规使用的类型品种。

本发明的硅类消泡剂可以采用采用常规SD998型号的有机硅消泡剂或采用上海凯茵化工有限公司生产的瓦克自分散有机硅消泡剂SD850型号或有机硅消泡剂SD670型号。

润滑剂采用江门市江海区骏业润滑材料有限公司生产的JONYE高温润滑剂或者WD-40万能防锈润滑剂。

防锈剂采用福斯公司生产的ANTICORIT RP 4107S、ANTICORIT PL 3802-39S、ANTICORIT OHK 515B等型号。

采用上述淬火剂使得产品表面光洁度(即表面粗糙度)比传统淬火剂增强了10％—20％，有效提高了滑块精度，而且淬火变形小，工件批量淬火过程中不易淬裂，符合导轨副对高精度的要求。

本淬火剂可以选择聚烷撑乙二醇和十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，能增强工件表面光亮度和耐磨性，其重量范围优选为0.05—0.16％。

本淬火剂可以选择添加络合剂，络合剂为络酸H2PtCl6、二巯基丙烷磺酸钠、铬酸钾、8-羟基喹啉、乙二胺四丙酸中的两种或者三种，络合剂含量为0.05～0.3％。

实施例1-10如附表1所示。

附表1(表中：余量为水％)

经上述实施例淬火剂淬火后制得的滑块，对照参考了国家标准GB/T1031-2009，通过滑块表面轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz的计算测量，来确定滑块产品的表面光洁度。

对应的光洁度如附表2所示：

附表2

表面轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz越小，表面光洁度越高，淬火效果越好。

实施例11：

如图3-7所示，一种采用上述方法生产的滑块，滑块4与导轨5组成了导轨副，滑块的滚道内设置有滚球，滑块两端都依次设有回球器7、自润滑器8、末端密封挡板9，所述自润滑器包括壳体81和依次设于壳体内的高密度纤维网82、油控制板83和高含油纤维网84，所述高含油纤维网设于末端密封挡板一侧。图中箭头所示为润滑油的流动85方向。滚道10上的设有滚球6，所述滚球之间设有球保持器12，滚球与球保持器之间的空间设有润滑脂袋13，伸缩护罩11的一端与滑块的末端密封挡板固接，另一端与导轨端部固接。润滑脂袋也可以设置在滚道上。

滑轨可以选择设置为“工”字形，所述滑轨上设有安装孔14，安装孔形状为上宽下窄的阶梯状。上述安装孔上表面安装有防尘盖15，防尘盖下围上开有梯形的缺口16，所述梯形的缺口的侧边与下表面之间的夹角为5°～70°，该缺口便于将防尘盖安装到安装孔上，使得下围与安装孔孔壁安装时能向防尘盖中心受力形变，提高安装的便捷性。而且防尘盖中心还可以设置一个通孔17，便于利于工具伸入该通孔提拉取出防尘盖。

以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种滑块型腔的精密冷拉成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，准备滑块，将精密冷拉型材用带锯床锯断成长度略大于L的滑块；

步骤二，粗铣两端面，用卧式铣床铣削原料块的前、后两端面，使得滑块的长度等于L；

步骤三，粗磨六面，用平面磨床磨削滑块的六个面，使得滑块宽度等于W,滑块高度等于H，滑块长度等于L；

步骤四，钻返向器孔、钢球通孔，采用加工中心在滑块的前、后两端面钻返向器安装孔（8-Ma），在滑块的前、后两端面钻钢球通孔（4-Φd）；

步骤五，钻攻用户安装孔，采用加工中心在滑块上端面钻攻用户安装孔（4-Mb）；

步骤六，热处理，将滑块进行淬火、发兰，所述淬火层厚度为1.0-2.3mm；

步骤七，精磨基准面；用平面磨床精磨基准面至尺寸W和H；

步骤八，滚道成型磨，用滑块专机磨床成型精磨滚道（4-R）；

淬火液组分及重量份如下：

氢氧化钠10％；氯化锌8.5％；磺化蓖麻油00.14％；聚酰胺聚乙二醇4.6％；丙烯酸酯16％；添加剂1.1％；纳碳纤维管1.0％；过硫酸铵0.7％；异丙醇8％；聚烷撑乙二醇和十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.12％；络合剂0.15%；余量为水。

2.一种导轨副，包括用权利要求1所述方法生产的滑块和与该滑块配合的导轨，其特征在于，所述滑块两端对称设置回球器、自润滑器、末端密封挡板，所述回球器设于靠近滑块端；所述自润滑器包括壳体和依次设于壳体内的高密度纤维网、油控制板和高含油纤维网，所述高含油纤维网设于末端密封挡板一侧；所述高含油纤维网设有润滑油；所述滑块上的滚道上设有滚球，所述滚球之间设有球保持器；所述滚道内钢球与球保持器之间的空间中设有润滑脂袋；所述滑块任意一侧的末端密封挡板与设置在导轨上的伸缩护罩的一端可拆卸连接；所述伸缩护罩的另一端与导轨端部固接；所述滑轨为“工”字形，滑轨上设有安装孔，安装孔形状为上宽下窄的阶梯状。

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