CN112372257A - 一种滚珠丝杆的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠丝杆的加工工艺，包括如下步骤：将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削。通过采用本发明设计的制作工艺，能够实现加工时降低滚珠丝杆工件硬度的目的，方便对滚珠丝杆工件进行切削处理，并为后续的热处理做准备，在热处理时通过中频淬火处理可满足中频淬火硬化层要求，中频淬火的关键问题是解决淬火变形，最后通过对滚珠丝杆工件进行粗磨和精磨处理。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种滚珠丝杆的加工工艺。
背景技术
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品，滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点，由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器，滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成，滚珠丝杠是将艾克姆螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作，并具有传动效率高，定位准确等，当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动，滚珠丝杠轴承为适应各种用途，提供了标准化种类繁多的产品，广泛应用于机床，滚珠的循环方式有循环导管式、循环器式、端盖式，预压方式有定位预压（双螺母方式、位预压方式）、定压预压，可根据用途选择适当类型，丝杆有高精度研磨加工的精密滚珠丝杠（精度分为从CO-C7的6个等级）和经高精度冷轧加工成型的冷轧滚珠丝杠轴承（精度分为从C7-C10的3个等级），另外，为应付用户急需交货的情况，还有已对轴端部进行了加工的成品，可自由对轴端部进行追加工的半成品及冷轧滚珠丝杠轴承，作为此轴承的周边零部件，在使用所必要的丝杠支撑单元、螺母支座、锁紧螺母等也已被标准化了，可供用户选择使用；
滚珠丝杆的螺纹部分可以采用切削加工和冷滚压(冷轧无切削)加工，但是，相对于滚压(冷轧)而言，磨削的加工精度更高，磨削加工的滚珠丝杆的精度可以达到P3级以上，而滚压(冷轧)加工的滚珠丝杆最高的精度等级只能达到P5级，虽然滚压(冷轧)加工的滚珠丝杆具有生产效率高，一致性好，能耗低等明显的优势，但因导程精度等级不够高而限制了它更为广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚珠丝杆的加工工艺，具备生产精度高的优点，解决了相对于滚压(冷轧)而言，磨削的加工精度更高，磨削加工的滚珠丝杆的精度可以达到P3级以上，而滚压(冷轧)加工的滚珠丝杆最高的精度等级只能达到P5级，虽然滚压(冷轧)加工的滚珠丝杆具有生产效率高，一致性好，能耗低等明显的优势，但因导程精度等级不够高而限制了它更为广泛的应用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滚珠丝杆的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；
（2）将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；
（3）滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；
（4）粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；
（5）将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；
（6）使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；
（7）粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；
（8）滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
优选的，所述步骤（1）中选用的滚珠丝杆工件的材料为40CrMo钢和GCr15钢，所述步骤（2）中正火处理采用中频感应机进行淬火处理。
优选的，所述步骤（3）中直进法就是加工过程中对刀具的Z轴(轴向方向)不进行改变，分次进给(直径方向)，来完成螺纹的切削。
优选的，所述步骤（2）中淬火处理后，还需要对滚珠丝杆工件进行校直处理。
优选的，所述步骤（7）中磨削滚珠丝杆圆弧形螺纹滚道时，砂轮相对于螺纹滚道的轴向定位以螺纹中段的滚道为基准。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过采用本发明设计的制作工艺，能够实现加工时降低滚珠丝杆工件硬度的目的，方便对滚珠丝杆工件进行切削处理，并为后续的热处理做准备，在热处理时通过中频淬火处理可满足中频淬火硬化层要求，中频淬火的关键问题是解决淬火变形，最后通过对滚珠丝杆工件进行粗磨和精磨处理，提高滚珠丝杆工件成品的精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明提供一种技术方案：
一种滚珠丝杆的加工工艺，包括如下步骤：
（1）将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；
（2）将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；
（3）滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；
（4）粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；
（5）将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；
（6）使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；
（7）粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；
（8）滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的滚珠丝杆。
实施例一：
将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
实施例二：
在实施例一中，再加上下述工序：
步骤（1）中选用的滚珠丝杆工件的材料为40CrMo钢和GCr15钢，所述步骤（2）中正火处理采用中频感应机进行淬火处理。
将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
实施例三：
在实施例二中，再加上下述工序：
步骤（3）中直进法就是加工过程中对刀具的Z轴(轴向方向)不进行改变，分次进给(直径方向)，来完成螺纹的切削。
将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
实施例四：
在实施例三中，再加上下述工序：
步骤（2）中淬火处理后，还需要对滚珠丝杆工件进行校直处理。
将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
实施例五：
在实施例四中，再加上下述工序：
步骤（7）中磨削滚珠丝杆圆弧形螺纹滚道时，砂轮相对于螺纹滚道的轴向定位以螺纹中段的滚道为基准。
将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种滚珠丝杆的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将滚珠丝杆工件根据加工尺寸进行截断；
（2）将截断后的工件先进行正火处理后再进行球化退火处理，得到在工件铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织，降低滚珠丝杆工件的硬度，方便对滚珠丝杆工件进行切削加工；
（3）滚珠丝杆工件进行退火处理后，采用数控机床使用直进法对滚珠丝杆工件进行螺纹切削，此方法得到的螺纹牙型准确，粗车后留有2-3mm的余量；
（4）粗车后为了使滚珠丝杆工件与成品尺寸一致，再次对粗料进行半精车外圆加工，半精车加工后会留有0.3mm的余量；
（5）将半精车后的滚珠丝杆工件进行高温回火，将滚珠丝杆工件加热至580℃-600℃之间后，快速浸入盐液中冷却，再进行低温回火，将滚珠丝杆工件加热至280℃-300℃之间后自然冷却；
（6）使用专业的磨床和砂轮采用中心式外圆磨削，滚珠丝杆工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，此加工得到粗磨外圆；
（7）粗磨外圆后为了保证滚珠丝杆的精度，需要再次采用高精度，小粗糙度砂轮对滚珠丝杆工件进行螺纹滚道磨削，经过精磨外圆后得到滚珠丝杆成品；
（8）滚珠丝杆成品经过检验合格后，对滚珠丝杆成品进行清洗，然后表面进行防锈处理，防锈处理后的滚珠丝杆入库存放。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（1）中选用的滚珠丝杆工件的材料为40CrMo钢和GCr15钢，所述步骤（2）中正火处理采用中频感应机进行淬火处理。
3.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（3）中直进法就是加工过程中对刀具的Z轴(轴向方向)不进行改变，分次进给(直径方向)，来完成螺纹的切削。
4.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（2）中淬火处理后，还需要对滚珠丝杆工件进行校直处理。
5.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（7）中磨削滚珠丝杆圆弧形螺纹滚道时，砂轮相对于螺纹滚道的轴向定位以螺纹中段的滚道为基准。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210219 |
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