CN110345217A - 一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺，该工艺包括以下步骤：车加工‑加工中心加工‑热处理‑内外轮廓精磨加工‑抛光处理得到花键套，设计圆弧形轨道‑开模前CAE分析‑3D反补偿造型‑CAD模具设计‑制作反向器模具‑注塑成型得到反向器，装配反向器与花键套。本发明中花键套通过多重加工保证滚珠滑动顺畅，噪音小，耐久度高；反向器模型在满足滚动外径向尺寸加大单面0.05mm，以克服塑件与铁件加工尺寸误差及装配间隙错位，使钢珠经过轨道时阻力最小，滚动更顺畅；开模分析、CAE分析保证反向器模具在成型过程中避免注塑缺陷，降低实物反差，尺寸偏差小。

Description

一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺
技术领域
本发明涉及滚珠花键副的加工技术，具体是一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺。
背景技术
滚动花键副是一种直线运动系统，当花键套利用其中的钢珠在经过精密磨削的花键轴上直线运动时，可以传递扭矩。花键副具有较紧凑的结构，能够传递超额的载荷及动力，并具有较长的寿命。
花键副反向结构为封闭光滑的滚道，方向性能好，运动更为灵活顺畅，花键套2可在较大的速度范围（速度更低或者更高）中在花键轴上直线运动而保持优良的性能。
目前市场上一些滚珠花键副产品出现使用耐久性差，滑动精度差，滑动灵活性差等问题。针对该问题，本专利申请人研究开发了一套材质选用及加工工艺流程，可有效改善滚珠花键副使用耐久性差，滑动精度差及使用寿命短等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内循环四沟道滚珠花键副及加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种内循环四沟道滚珠花键副，包括：花键轴、花键套、反向器、反向器插片、滚珠，所述反向器由两组半圆柱环组成，并在顶部和底部通过反向器插片将两半圆柱环固定在一起，组成圆柱环状，设置在花键套内，所述花键轴上两组对称的沟道结构，每组沟道结构内包括两条沿花键轴轴向的沟道，花键轴设置在反向器内并与反向器过盈配合，花键套内同样对应的设置滚道槽，滚道槽宽度大于滚珠直径，滚珠置于滚道槽内。
还包括位于反向器两侧的密封垫，所述密封垫内壁设置与花键轴沟道对应的凸起。
一种内循环四沟道滚珠花键副的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：制作花键套，制作流程为：车加工-加工中心加工-热处理-内外轮廓精磨加工-抛光处理；
步骤二：制作反向器，制作流程为：设计圆弧形轨道-开模前CAE分析-3D反补偿造型-CAD模具设计-制作反向器模具-注塑成型，其中，圆弧形轨道在满足滚动外径向尺寸的基础上单面增大0.05mm。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，车加工包括加工花键套内孔及内孔倒角、端面、外圆及外圆油槽。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，加工中心加工包括加工花键套两端面上的孔、外圆油槽及外圆键槽。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中花键套选用GCr15轴承钢。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中花键套的热处理硬度至少为HRC58。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中花键套通过多重加工保证滚珠滑动顺畅，噪音小，耐久度高；
2、反向器模型在满足滚动外径向尺寸下槽道宽度单面加大0.05mm，以克服塑件与铁件加工尺寸误差及装配间隙错位，使钢珠经过轨道时阻力最小，滚动更顺畅；
3、开模分析、CAE分析保证反向器模具在成型过程中避免注塑缺陷，降低实物反差，尺寸偏差小。
附图说明
图1为一种内循环四沟道滚珠花键副的分解结构图。
图2为一种内循环四沟道滚珠花键副的加工工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种内循环四沟道滚珠花键副，包括：花键轴1、花键套2、反向器3、反向器插片4、滚珠5以及两侧的密封垫6，所述反向器3由两组半圆柱环组成，并在顶部和底部通过反向器插片4将两半圆柱环固定在一起，组成圆柱环状，设置在花键套2内，所述花键轴1上两组对称的沟道结构，每组沟道结构内包括两条沿花键轴1轴向的沟道，花键轴1设置在反向器3内并与反向器3过盈配合，所述密封垫6位于反向器3的两侧并紧密套设在花键轴1上，花键套2内同样对应的设置滚道槽，滚道槽宽度大于滚珠5直径，滚珠5置于滚道槽内，当扭矩由花键轴施加到花键套2上或由花键套2施加到花键轴1上时，因为花键副间隙为过盈配合，滚珠5便平稳、均匀地传递扭矩。
如图2，一种内循环四沟道滚珠花键副的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：制作花键套2，包括以下步骤：
步骤11：花键套2选用优质轴承钢（GCR15），采用机床加工，三爪卡盘夹持外圆，夹持长度超过2/3总长度，随后依次车削内孔、端面及外圆，其中车内孔预留0.3mm余量，车外圆长度切削7mm,外径预留0.3mm，余量保证外径公差0.02以内；三爪卡盘重新夹持外圆，夹持长度5mm，车削内孔倒角、端面、外圆油槽，外圆直径预留0.3mm余量，保证外径公差0.02mm以内，两端面平行度0.02以内；
步骤12：加工中心加工：利用4轴转台夹持外圆加工，保证转台翻转同心度在0.02mm以内，加工两端面上所有的孔，钢珠过孔，钻孔操作需双向加工，每段钻孔长度需达到总长度2/3，四轴转台加工销钉孔，选定销钉孔为定位基准，加工外圆油槽，及外圆键槽；
步骤13：对花键套2进行热处理，处理硬度超过HRC58；
步骤14：运用高精密级内外圆磨进行精密研磨加工，对内外轮廓进行精加工；
步骤15：对铁件进行抛光处理，确保滚珠沟道光滑，降低钢球滚动摩擦阻力；去除棱边、角落等位置毛刺，保证滚珠在沟道中滚动及轴套在花键轴上滑动时顺畅无阻，且动作噪音尽可能小；
步骤二：制作反向器3（塑件），包括以下步骤：
步骤21：前期反向器产品设计造型以花键套金属件滚珠孔为基础，设计以圆弧型轨道顺滑联通，在满足滚动外径向尺寸加大单面0.05mm，以克服塑件与铁件加工尺寸误差及装配间隙错位，使钢珠11经过轨道时阻力最小，滚动更顺畅；
步骤22：反向器3在开模前期做开模分析DFM，反向器3在3D造型完成后运用有限元分析软件(Moldflow)对塑件进行CAE分析，预测后期实际开模可能出现的包风、短射、困气、变形等问题，同时确定最佳成型工艺、最佳浇口位置、尺寸、镶件预设及变形补偿参数等；
步骤23：分析完成后根据CAE结果，针对分析中发现的注塑缺陷问题，如变形、缩印等进行3D反补偿造型。通过此操作最大限度克服成型缺陷，降低成型后注塑件实物与3D数据模型的反差，保证成型后尺寸偏差小于0.05mm；
步骤24：依据完成后的3D反补偿数据，进行CAD模具设计，设计浇口、排气、冷却、顶出等，以步骤22中CAE分析为导向，确保设计环节的操作及参数与CAE所引导方向完全吻合；
步骤25：反向器模具制作，反向器模具主要包括模架部分和模芯部分，模架采用高精密级模架，板厚公差在±0.02mm以内，前后模增加精定位，合模公差可控制在0.03mm以内；模芯部分加工时，反向器3与花键套2配合之内孔采用镶拼结构，模仁镶件孔及对应镶件均采用慢走丝加工，尺寸公差控制在±0.02mm以内；反向器3上钢珠轨道部分采用进口镜面放电加工，确保钢珠轨道顺滑，尺寸公差控制在±0.03mm以内；
步骤26：模具制作完成后进行注塑成型，成型工艺参数首先以前期CAE分析数据为依据并结合现场及塑件三次元测量结果所反馈数据进行工艺优化微调，找出最佳尺寸，最佳外观状态下的工艺参数，并进行存档。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种内循环四沟道滚珠花键副，包括：花键轴、花键套、反向器、反向器插片、滚珠，其特征在于：所述反向器由两组半圆柱环组成，并在顶部和底部通过反向器插片将两半圆柱环固定在一起，组成圆柱环状，设置在花键套内，所述花键轴上两组对称的沟道结构，每组沟道结构内包括两条沿花键轴轴向的沟道，花键轴设置在反向器内并与反向器过盈配合，花键套内同样对应的设置滚道槽，滚道槽宽度大于滚珠直径，滚珠置于滚道槽内。
2.根据权利要求1所述的一种内循环四沟道滚珠花键副，其特征在于：还包括位于反向器两侧的密封垫，所述密封垫内壁设置与花键轴沟道对应的凸起。
3.一种端盖循环两沟道滚珠花键副的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：制作花键套，制作流程为：车加工-加工中心加工-热处理-内外轮廓精磨加工-抛光处理；
步骤二：制作反向器，制作流程为：设计圆弧形轨道-开模前CAE分析-3D反补偿造型-CAD模具设计-制作反向器模具-注塑成型，其中，圆弧形轨道在满足滚动外径向尺寸的基础上单面增大0.05mm。
4.根据权利要求3所述的一种端盖循环两沟道滚珠花键副的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中，车加工包括加工花键套内孔及内孔倒角、端面、外圆及外圆油槽。
5.根据权利要求3所述的一种端盖循环两沟道滚珠花键副的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中，加工中心加工包括加工花键套两端面上的孔、外圆油槽及外圆键槽。
6.根据权利要求3所述的一种端盖循环两沟道滚珠花键副的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中，花键套选用GCr15轴承钢。
7.根据权利要求3所述的一种端盖循环两沟道滚珠花键副的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中花键套的热处理硬度至少为HRC58。
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