CN110578781A

CN110578781A - 一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法

Info

Publication number: CN110578781A
Application number: CN201910874439.XA
Authority: CN
Inventors: 李敬宇; 李一前; 陈宣匀; 陈洁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2019-12-17

Abstract

本发明公开了一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，本发明具有工艺过程简洁，耗材极少，能耗低，生产效率高特点。丝杠长径比系数可达1:50以上。这种小微型行星滚柱丝杠若采用磨削工艺制作，很难实现长径比超过1：50的要求。即便如此，产品加工难度高，制造成本高昂，精度也难以保证。本发明实现后，可以轻松实现产品大长径比的要求，可以大大降低产品制造成本，扩大应用范围。并且节能低耗，利于环保。

Description

一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法

技术领域：

本发明涉及一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法。

背景技术：

行星滚柱丝杠副是将直线运动与回转运动相互转换的传动装置。由于行星滚柱丝杠副的滚柱螺纹与丝杠螺纹以及螺母齿圈螺纹互相啮合，因此当丝杠或螺母旋转时，滚柱带动螺母或螺母及齿圈带动滚柱从而既产生自转又围绕丝杠犹如行星般循环运动。该装置与相同规格其他丝杠类产品相比，摩擦系数低，承载大，传动效率高，运行平稳，噪音低，结构紧凑，体积小。鉴于以上特点，很多行业都欲采用。但因行星滚柱丝杠副价格高昂而止步。若能降低制造成本，其应用范围必将逐渐扩大，受到众多行业关注与选用。

作为行星滚柱丝杠副的重要部件，丝杠及行星滚柱的螺纹可以采用磨削和滚压（冷轧）工艺加工。行星滚柱丝杠副的丝杠及行星滚柱采用滚压（冷轧）加工方法相对磨削加工方法而言，耗材少，工艺过程便洁，生产效率极高，是一种无排放工艺，不会对环境产生污染。由于行星滚柱丝杠副的丝杠及行星滚柱的螺纹是通过强旋压作用力形成，此旋压过程增加了材料密度，提高了螺纹的耐磨性与抗疲劳强度。由于行星滚柱丝杠副的丝杠及行星滚柱的螺纹是通过滚压轮释放的旋转作用力形成，可以批量连续作业，大大降低了丝杠、滚柱的制作成本，解决了行星滚柱丝杠副价格居高不下，应用面狭窄的现象。

以目前的技术水平，滚压大长径比小微型行星滚柱丝杠副的优势在于功能性及低成本。在5G 时代到来的今天，电传动方式将替代更多的液压、气动、滑动传动装置。而行采用滚压制造的星滚柱丝杠副其长径比系数可超过1:50以上。滚压制造的星滚柱丝杠副高载荷，低噪音，体积小，长寿命，故障率低的特点是其他同类产品无法相比。而磨削工艺制造的行星滚柱丝杠副以其定位精度高的优势，市场侧重在高精装置。所以，滚压及磨削工艺可以在行星滚柱丝杠副制程并存。

本发明提供一种小微型滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，丝杠或滚柱的螺纹采用滚压（冷轧）成型，因而具备采用滚压（冷轧）丝杠成型的主要优点：耗材少，工艺过程简洁，生产效率高，一致性好。由于丝杠及滚柱的齿顶及齿底呈圆弧状（磨削工艺很难实现），可以克服尖角效应，消除内应力，增加螺纹强度。

发明内容：

为实现上述目的，本发明提供一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，本发明是针对小微型大长径比滚柱丝杠，长径比系数可达1:50以上。本发明工艺过程简洁，耗材少，无三废排放，生产效率极高，制造成本低，螺纹一致性好，重复定位精度高的小微型滚柱丝杠加工方法。

本发明所采用的技术方案有：

一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，所述丝杠或滚柱的直径在10mm以下，长径比系数大于1:50，丝杠或滚柱的加工包括以下步骤：

1)将材料为中碳钢或合金钢的棒料先经拉拔，然后进行精磨外圆至滚压所需尺寸；

2）符合滚压尺寸的棒料采用冷滚压成型工艺加工出外螺纹面，并形成丝杠或滚柱，成型后螺纹的齿顶及齿底部均呈圆弧状；

3）对丝杠或滚柱进行热处理，热处理方式采用高频感应淬火或渗碳淬火工艺；

4）丝杠或滚柱热处理后表面的氧化层采用软抛方式去除，最终得到尺寸范围在直径为10mm以下，长径比系数大于1:50的丝杠或滚柱。

按图纸要求加工丝杠轴端，丝杠及滚柱体的轴端加工采用硬车方法，硬车后磨削轴端，硬车以及磨削轴端时，均需以丝杠或滚柱外圆定为找正，硬车以及磨削轴端前，必须将丝杠及滚柱校正。

进一步地，所述棒料在拉拔、精磨前，先检测棒料外径及直线度等状况，以设定磨量，并进行校直。

进一步地，用于加工丝杠或滚柱材料的圆柱度为0.005mm/米，锥度为0.01mm/米。

进一步地，棒料在磨削丝杠或滚柱的外圆前，还包括棒料的表面淬火、回火、冷冻和抛光步骤。

进一步地，棒料的外圆精磨是采用高精度可自定心无心磨床进行磨削。

本发明具有如下有益效果：

本发明小微型滚柱丝杠副的丝杠及滚柱的螺纹采用滚压（冷轧）成型，因而具备采用滚压（冷轧）丝杠成型的主要优点：耗材少，工艺过程简洁，生产效率高，一致性好。由于丝杠及滚柱的齿顶及齿底呈圆弧状（磨削工艺很难实现），可以克服尖角效应，消除内应力，增加螺纹强度。

附图说明：

图 1 为本发明的行星丝杠图。

图2 为本发明的行星滚柱图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为加工成型后的行星丝杠结构图，图2为加工成型后的行星滚柱结构图，本发明所涉及的丝杠或滚柱的直径在10mm以下，长径比系数大于1:50，这种小微型行星滚柱丝杠若采用磨削工艺制作，很难实现长径比超过1 ：50的要求。即便如此，产品加工难度高，制造成本高昂，精度也难以保证。本发明实现后，可以轻松实现产品大长径比的要求，可以大大降低产品制造成本，扩大应用范围。并且节能低耗，利于环保。

以下为图1行星丝杠结构图为实施例一，对本发明的加工方法进行详细说明。

本发明加工方法在加工行星丝杠时，包括如下步骤：

1）将材料为中碳钢，长度为2000mm至4000mm的热轧棒料经冷拔至磨床加工的所需外径尺寸；

2）校直后经过无心磨精磨外圆，精磨后棒料任意测点圆柱度在±0.005mm，全长锥度±0.01mm；

3）行星丝杠的螺纹经滚压（冷轧）成型；

（冷轧）成型的过程是：棒料外圆经过精磨后置入旋压机进两个（不限于）滚压轮之间，滚压轮的规格型号及齿形是预先制造或购置。经滚压加工的行星丝杠及滚柱螺纹精度，外径圆度公差为0.005mm/全长，中径公差±0.005mm/300mm任意导程误差±0.03mm/300mm。成型后行星丝杠中螺纹的齿顶及齿底部均呈圆弧状，螺纹R 0.2-0.5mm左右（包括沟底）。

4）下料，按丝杆加工图标注的长度，留出加工余量，在2000mm或6000mm行星丝杠上裁切，行星丝杠裁切时留长度余量。

5）校直，裁切后的行星丝杠进入校直步骤。

6）行星丝杠的轴端加工，对校直后的丝杠进入轴端加工步骤，丝杠轴端加工采用硬车后磨削方法，对于直径6mm以下丝杠采用直接磨削方法。

7）硬车或磨削丝杠、滚柱轴端时，是以外圆作为定位基准。

8）对丝杠进行热处理，热处理方式采用高频感应淬火工艺；

9）铣键槽。

10）清洗。

11）做防锈处理后进行包装入库工作。

本发明的加工方法可以同样得出图2行星滚柱结构，由此形成本发明的第二个实施例。需说明的是，与实施例一不同在于，在加工行星滚柱时，滚柱轴端加工，对磨削后的滚柱轴端以及棘轮的加工采用车、铣、磨削加工方法。特别重要的是，滚柱是在完成轴端加工步骤后再进行表面淬火。淬火后滚柱表面硬度达HRC58 -62 度，硬化层厚度在0.8 -1.2mm。另外，行星滚柱淬火后回火，随即进行深冷处理。

本发明加工过程有以下特点：

1.丝杠及滚柱螺纹采用无切削滚压（冷轧）工艺。因而，耗材少，能耗低，工艺过程简洁，生产效率高，有利于批量生产，有利于环保。丝杠及滚柱螺纹一致性好，经过滚压（冷轧）加工，螺纹表面形成的硬化层有利于提高丝杠及滚柱螺纹的表面强度。

2. 棒料经拉拔成型，外圆一致性好，加工长度可达4米。

3. 采用无心磨自定心工艺磨削方法精磨棒料外圆，

4. 所有加工工序是以工件外圆为定位精准，对于保证丝杠及滚柱的一致性，方便生产、检测工装夹具设计，也有利于实现柔性化作业。

综上所述，本发明加工方法是一种工艺过程简洁，加工中耗材少，能耗低，生产效率高，产品一致性好的，有利于批量生产，有利于环保。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，其特征在于:所述丝杠或滚柱的直径在10mm以下，长径比系数大于1:50，丝杠或滚柱的加工包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，其特征在于:所述棒料在拉拔、精磨前，先检测棒料外径及直线度等状况，以设定磨量，并进行校直。

3.如权利要求1所述的小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，其特征在于:用于加工丝杠或滚柱材料的圆柱度为0.005mm/米，锥度为0.01mm/米。

4.如权利要求1所述的小微型行星滚柱丝杠副的丝杠或滚柱的加工方法，其特征在于:棒料在磨削丝杠或滚柱的外圆前，还包括棒料的表面淬火、回火、冷冻和抛光步骤。