CN109940355B - 一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法，包括以下步骤：(1)在圆柱形丝杆表面切削出V字形的螺旋道；(2)对切削有V字形螺旋道的丝杆进行淬火处理；(3)对淬火处理后的V字形的螺旋道进行精磨，在V字形的螺旋道内侧表面磨出圆形球道，即得所述滚珠丝杠电动助力转向机齿条。与现有技术相比，本发明降低了加工难度，对个别道序的依赖分摊入其它道序，提高了设备使用效率及利用率；且提升刀具的使用寿命、减少成本支出；另外，本发明的加工方法使得生产周期大幅减短、生产效率及产量得到增加。
Description
技术领域
本发明涉及汽车转向系统技术领域，具体涉及一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法。
背景技术
汽车发展至今已超百年，汽车已不再是单纯的机械金属制品，它的背后蕴含着是一个国家技术实力的体现，它是及机械、电子技术、材料应用、IT、智能化、绿色环保与一体的综合产品。汽车转向系统也随着时代的发展及科技的进步，正日新月异的稳固攀升，大力创新，致力创造性能优越，舒适度高、更经济、更环保的转向系统。
当今汽车转向系统分为两种：机械转向系统和助力转向系统。助力转向系统又分为：机械液压助力转向系统(HPS)、电子液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)。其中，电动助力转向系统包括：转向柱助力型(C-EPS)、小齿轮助力型(P-EPS)、双齿助力型(DP-EPS)、平行轴式助力型(APA-EPS)；其中，平行轴式助力转向系统由于此套系统能耗低，有效减少了二氧化碳的排放，并且只要施加较小的力就可以实现转向，目前主要运用在中高端级别的车型中。
但是，由于整套系统对各组件的精度、材料要求较高，所以加工难度大，尤其是齿条丝杠球道的加工。现有的齿条丝杠球道，为保证磨削后球道淬火层的深度及淬火后的变形量，杆部先淬火后再机加工球道，因此杆部球道的淬火区域淬火层深度较深，淬火设备使用能耗高，表面硬度较硬，在进行球道超精磨的时候，磨削面积大，刀具材料要求高、寿命短、难磨削、产能低、综合成本高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工方便、成本低的滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法，该方法包括以下步骤：
(1)在圆柱形丝杆表面切削出V字形的螺旋道；
(2)对切削有V字形螺旋道的丝杆进行淬火处理；
(3)对淬火处理后的V字形的螺旋道进行精磨，在V字形的螺旋道内侧表面磨出圆形球道，即得所述滚珠丝杠电动助力转向机齿条。本发明只需要普通CNC车床便能对球道表面进行粗车处理，精度要求方面能满足绝大多数车削设备，减少了一些专机设备所带来的高额成本费用，有效减少了后续道序的加工负担；而且在进行表面淬火时，因事先将球道表面进行了粗车，开出了一条V字形的螺旋道，因此在淬火时只需要较小的功率就能满足球道底部的层深要求，解决了螺旋道底部难以淬透及依赖大功率电源等配件的支持，并且淬火后整条螺旋的层深分布十分均匀，层深与球道形状轨迹完美贴合，有效减少了回火后应力释放所带来的形变；另外，有效减少了超精磨时的磨削余量，只需要磨削V字形的螺旋道与滚珠接触的2个圆弧面，提升了刀具的使用寿命。磨削面积的减小，也提升了加工产品的质量及生产效率，磨削时的抖动明显减小、尺寸更加稳定，加工节拍显著提升。
优选的，所述的V字形的螺旋道底部的开口角度为95°～100°。该设计是因为更加方便精磨时对两个侧壁面的加工，且95°～100°这个范围精磨侧壁时震动最小，降低滚道的制造误差,最终目的减小丝杠运行时的摩擦力矩。
更优选的，所述的V字形的螺旋道底部的开口角度为98°。
优选的，所述的淬火处理的温度为700～850℃，时间为30～40s。
所述的圆形球道的边缘嵌入V字形的螺旋道的两个侧壁。
所述的圆形球道的边缘嵌入最深的两个面所呈的圆心角为80°～85°。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)球道形状变化后，增强了加工可靠性，减少了道序中产生的PPM；
(2)降低了加工难度，对个别道序的依赖分摊入其它道序，提高了设备使用效率及利用率；
(3)提升刀具的使用寿命、减少成本支出；
(4)生产周期大幅减短、生产效率及产量得到增加；
(5)降低了滚珠丝杠球道加工设备的能耗，减少二氧化碳的排放及冷却水的消耗，不再需求大功率电源。
附图说明
图1为本发明V字形螺旋道的结构示意图；
图2为图1的局部放大示意图；
图3为淬火后的结构示意图；
图4为图3的局部放大示意图；
图5为圆形球道的局部放大示意图；
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法，包括以下步骤：
(1)利用车床将丝杠球道部分车削出一个98°的V字形的螺旋道，如图1、2所示；
(2)使用淬火设备进行表面热处理，在表面形成均匀的淬火层，如图3、4所示；
(3)使用专用的滚珠型精磨设备对丝杠球道进行磨削加工出圆形球道，如图5所示，其中，圆形球道的边缘嵌入最深的两个面所呈的圆心角为85°。
采用上述方法制备的齿条只需要普通CNC车床便能对球道表面进行粗车处理，精度要求方面能满足绝大多数车削设备，减少了一些专机设备所带来的高额成本费用，有效减少了后续道序的加工负担；且在进行表面淬火时，因事先将球道表面进行了粗车，开出了一条呈98°的V字形的螺旋道，因此在淬火时只需要较小的功率就能满足球道底部的层深要求，解决了球道底部难以淬透及依赖大功率电源等配件的支持，并且淬火后整条球道的层深分布十分均匀，层深与球道形状轨迹完美贴合，有效减少了回火后应力释放所带来的形变；且磨削时只需磨削V字形螺旋道与滚珠接触的2个圆弧面，提升了刀具的使用寿命，也提升了加工产品的质量及生产效率，磨削时的抖动明显减小、尺寸更加稳定，加工节拍显著提升。
Claims (1)
1.一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在圆柱形丝杆表面切削出V字形的螺旋道；
(2)对切削有V字形螺旋道的丝杆进行淬火处理；
(3)对淬火处理后的V字形的螺旋道进行精磨，在V字形的螺旋道内侧表面磨出圆形球道，即得所述滚珠丝杠电动助力转向机齿条；
所述的V字形的螺旋道底部的开口角度为98°，所述的圆形球道的边缘嵌入V字形的螺旋道的两个侧壁；
在表面淬火时，先将球道表面进行粗车，开出一条V字形的螺旋道，在淬火时只需要较小的功率就能满足球道底部的层深要求，淬火后整条螺旋的层深分布均匀，层深与球道形状轨迹完美贴合，减少回火后应力释放所带来的形变，减少超精磨时的磨削余量，只需要磨削V字形的螺旋道与滚珠接触的2个圆弧面，提升刀具的使用寿命，磨削面积减小，提升加工产品的质量及生产效率，磨削时抖动减小、尺寸更加稳定，加工节拍提升；
所述的淬火处理的温度为700～850℃，时间为30～40s；
所述的圆形球道的边缘嵌入最深的两个面所呈的圆心角为85°。
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