CN1256211C - 制造滚珠丝杠副新方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种制造滚珠丝杠副新方法，包括滚珠丝杠和滚珠螺母加工，以现有的工艺步骤为基础，特征：滚珠丝杠加工：坯料在热态下校直，丝杠在淬火前粗车螺旋槽，滚道加工用CBN刀具进行加工，热处理前先用粗校直去应力，中心孔用火焰淬硬，用振动研磨，滚道截形采用工作螺旋角概念，螺纹磨削以外圆定位磨削螺纹滚道，振动研磨螺纹滚道；滚珠螺母加工：螺母用真空淬火工艺，旋风铣粗加工内螺纹滚道，用弹簧心轴涨紧磨削外圆，内螺纹磨削用“软夹头”定位装夹，采用螺母滚道工作螺旋角法向截形概念。优点：投资少、见效快、加工易、降成本、低销价，为大面积推广使用滚珠丝杠副等滚动元件开辟了一条新路子。

Description

制造滚珠丝杠副新方法

技术领域：

本发明涉及机械技术领域中的传动技术，是一种制造丝杠副的工艺，具体地说，是一种制造滚珠丝杠副的新方法。

背景技术：

滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠组成的部件。它可将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转变为旋转运动。滚珠丝杠副具有传动效率高、工作寿命长、运动平稳、同步无爬行、无反向间隙、磨擦特性优良、对环境的适应性强等特征，是各类数控机床、机电产品的关键传动副和定位元件，早已广泛应用于各个领域，被国家列为重点振兴的“特定基础件产品”。目前国内制造滚珠丝杠副产品的厂家中，工艺路线有较大差别，但在产品质量上存在不少问题，加之制造滚珠丝杠副投资巨大，投人产出比小，极大制约了滚珠丝杠副等滚动元件的规模生产。

滚珠丝杠加工的一般工艺：

下料→校直→车削外圆→热处理→修研中心孔→磨外圆→螺纹磨磨削丝杠螺纹→铣键槽或方身→钳→去应力处理→螺纹磨削(半精密磨滚道)→去应力处理→研中心孔→精密外圆磨削→螺纹磨削(精密磨削，倒两端不完整牙1/4圈)→螺纹磨削倒角螺纹及顶端45°。

存在缺陷：

1、丝杠校直在常温下校直，应力增加，由于材料是GCr15，易产生回弹。

2、车削的圆跳动要求高，加工时间相对延长。

3、直接中频淬火，特别是长丝杠(长径比≥25)易弯曲，且回火时间较短，容易造成丝杠淬火硬度不均匀，应力不易去除，虽然经冰冻定型处理，但原有应力尚未去除彻底。

4、粗磨削螺纹，因螺纹部分淬火硬度高，切削量大，造成切削时间长，消耗材料多，极易弯曲变形，且因切削量大，温度高，使丝杠淬火硬度下降。

5、滚道截形采用名义螺旋角概念与实际工作状态下的螺旋角有区别，易造成装配后正反向扭矩力大小不一。

6、热处理工艺程序较多，时间较长，效果不稳定。

7、精密磨削的螺纹滚道，因机床本身的精密及加工调试水平，易产生滚道波纹，小周期，磨削高等级螺纹滚道不易保障。

滚珠螺母加工的一般工艺：

下料→车→铣→钳→热处理→内圆磨削→外圆磨削→磨内螺纹滚道(粗、精)

存在的缺陷：

1、螺母淬火后粗、精磨内螺纹滚道，磨削余量大、周期长、效率低。

2、内圆、外圆分步磨削不易同轴，且工序要求高。

3、热处理一般采用盐溶或油介质淬火易变形、开裂、不完整，且不磨削表面的色泽差。

4、螺母的螺纹滚道截形采用名义螺旋角概念，与实际工作状态下的螺旋角有区别，易造成装配后正反向扭矩力差加大。

5、钻孔机床要求很高，一般使用加工中心或数控铣床，设备价格昂贵，且加工效率不高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种投资少、见效快、加工易、降成本、低销价、有助于大面积推广使用滚珠丝杠副等滚动元件的制造滚珠丝杠副新方法。

本发明的技术解决方案是：一种制造滚珠丝杠副新方法，包括滚珠丝杠加工和滚珠螺母加工，滚珠丝杠加工是以现有的下料、校直、车外圆、热处理、研中心孔、磨外圆、铣键槽或方身、螺纹磨削、倒两端不完整牙1/4圈、精密外圆磨削及螺纹顶端倒角为基础；滚珠螺母加工是以下料、车、铣、磨内螺纹、热处理、外圆磨削、磨内螺纹滚道为基础，其特征是：

滚珠丝杠加工：

A、坯料在热态下校直，

B、丝杠在淬火前粗车螺旋槽，

C、滚道加工采用CBN刀具进行加工，

D、热处理前先采用粗校直去应力，

E、中心孔采用火焰淬硬，采用振动研磨，

F、滚道截形采用工作螺旋角概念进行加工，

G、螺纹磨削以外圆定位磨削螺纹滚道，

H、振动研磨螺纹滚道；

滚珠螺母加工：

A、螺母采用真空淬火工艺，

B、用旋风铣粗加工内螺纹滚道，

C、采用弹簧心轴涨紧磨削外圆，

D、内螺纹磨削采用“软夹头”定位装夹，

E、采用螺母滚道工作螺旋角法向截形概念加工。

本发明中所述的丝杠淬火前按丝杠导程粗车螺旋槽；螺母在用真空淬火后，再经冰冻和回火。丝杠加工热处理采用：粗校直去应力→中频淬火→回火→精校直→去应力→冰冻处理工艺路线。

本发明中所述的滚珠丝杠加工的工艺路线为：下料→调质校直→车外圆螺纹→热处理→研中心孔→磨外圆→铣键槽或方身等→钳→中心孔淬硬→研中心孔→螺纹磨削(半精磨)→倒两端不完整牙1/4圈→研中心孔→精密外圆磨削及螺纹顶端倒角0.5×45°→螺纹滚道振动研磨。

本发明中所述的滚珠螺母加工的工艺路线为：下料→车→铣→旋风铣内滚道→磨内螺纹→钳、钻、热处理(真空淬火、冰冻、回火)→外圆磨削→磨内螺纹滚道。

本发明中所述的在加工好滚珠丝杠和滚珠螺母后，再进行下列装配工艺：

A、二次装配，

B、采用超声波清洗技术，

C、采用装配扭矩仪控制空载扭矩，

D、螺母滚道过渡区的修整，采用电动磨头及金刚石磨头。

本发明的有益效果为：利用较小的投资，规模化制造出高质量滚珠丝杠副产品，提高投人产出比例，用简易办法消除工艺加工中的难点，使之达到投资少、见效快、加工易、降成本、低销价的目的，为大面积推广使用滚珠丝杠副等滚动元件开辟了一条新路子。本发明中工艺的主要部分是国内同行业厂家中没采用过的，特别是丝杠、螺母加工工艺更是国内独创。不但省了昂贵的数控机床和加工中心，而且可以大幅度提高零件的加工质量和加工批量。采用本发明生产的各类滚珠丝杠副产品，全部质量指标都可达到和超过GB/T17587.3--1998标准。生产效率可比一般工艺提高30％以上。制造周期比一般工艺缩短1/3。固定资产投资减少40％。批量加工质量稳定，正品率可达99％。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明：

具体实施方式：

滚珠丝杠加工新方法：

下料→调质校直→车外圆螺纹→热处理→研中心孔→磨外圆→铣键槽或方身等→钳→中心孔淬硬→研中心孔→螺纹磨削(半精磨)→倒两端不完整牙1/4圈→研中心孔→精密外圆磨削及螺纹顶端倒角0.5×45°→螺纹滚道振动研磨。

工艺特点：

A、严格控制车削前坯料的直线度，坯料在热态下校直去应力，使应力控制在较小范围内。

B、丝杠淬火前粗车螺旋槽(按丝杠导程)，中频淬火后滚道部分硬度层较深，粗开螺旋槽也有利于外圆磨削时的冷却。

C、滚道加工采用CBN刀具加工，高效不退火，减少成本。

D、热处理采用粗校直去应力→中频淬火→回火→精校直→去应力→冰冻处理工艺路线，使丝杠在后道磨削加工中应力降到最低，有效保持丝杠不变形。

E、中心孔火焰淬硬，采用振动研磨，高效、精度好，配有强应力定位万能顶尖，长柄桃子夹头，可提高外圆磨削、外螺纹磨削的精度(周期圆度等)。

F、滚道截形采用工作螺旋角概念(行业中普遍采用名义螺旋角概念)用钢球刮色检查工作接触角，提高了丝杠副性能的稳定性，省却昂贵的检测设备。

G、螺纹磨削采用专用定点中心架，以外圆定位磨削螺纹滚道，确保滚道与外圆同轴，并有效提高丝杠的锥度精度。

H、振动研磨滚道，可有效消除螺纹滚道的波纹，小周期，提高导程精度，中径锥度，粗糙度等。

滚珠螺母加工新方法：

下料→车→铣→旋风铣内滚道→磨内螺纹→钳、钻、热处理(真空淬火、冰冻、回火)→外圆磨削→磨内螺纹滚道

工艺特点：

A、螺母采用真空淬火工艺，最大限度的减少淬火后内螺纹磨削的余量，为采用CBN砂轮或低应力磨削创造了条件，提高了螺母的品质(表面完美性)及提高了生产效率。

B、用旋风铣粗加工内螺纹滚道，替代车削及内螺纹加工，提高工效减少成本。

C、采用弹簧心轴涨紧磨削外圆，可减少先行对内圆磨削。

D、内螺纹磨削采用“软夹头”定位装夹，可以提高批量加工螺母滚道与反向器孔的位移精度，滚道与外圆的同轴度，可以取消装配后的“同步磨”工序。

E、采用螺母滚道工作螺旋角法向截形概念，以钢球刮色检查，有效控制接触角，提高丝杠副的正反转力矩差的性能。

F、反向器孔及扦管孔在普通铣床上改装机械定位装置，作点、位行程控制，满足孔位置公差的加工要求，节省大量投资。

滚珠丝杠副装配新方法特点：

A、二次装配，确保质量。

B、采用超声波清洗技术，提高产品的清洁度。

C、采用装配扭矩仪控制空载扭矩。

D、螺母滚道过渡区的修整，采用电动磨头及金刚石磨头。

Claims (6)

1、一种制造滚珠丝杠副新方法，包括滚珠丝杠加工和滚珠螺母加工，滚珠丝杠加工是以现有的下料、校直、车外圆、热处理、研中心孔、磨外圆、铣键槽或方身、螺纹磨削、倒两端不完整牙1/4圈、精密外圆磨削及螺纹顶端倒角为基础；滚珠螺母加工是以下料、车、铣内螺纹滚道、磨内螺纹、热处理、外圆磨削、磨内螺纹滚道为基础，其特征是；

滚珠丝杠加工：

A、校直是在热态下进行，

B、丝杆在淬火前粗车螺旋槽，

C、螺纹滚道加工采用CBN刀具进行加工，

D、热处理前先采用粗校直去应力，

E、中心孔火焰淬硬，采用振动研磨，

F、螺纹滚道截形采用工作螺旋角概念进行加工，

G、螺纹磨削以外圆定位磨削螺纹滚道，

H、振动研磨螺纹滚道；

滚珠螺母加工；

A、螺母采用真空淬火热处理工艺，

B、铣内螺纹滚道是用旋风铣粗加工，

C、外圆磨削是采用弹簧心轴涨紧磨削外圆，

D、磨内螺纹滚道是采用“软夹头”定位装夹，

E、滚珠螺母加工是采用螺母滚道工作螺旋角法向截形概念加工。

2、根据权利要求1所述的制造滚珠丝杠副新方法，其特征是：丝杠淬火前按丝杠导程粗车螺旋槽；螺母在用真空淬火后，再经冰冻和回火。

3、根据权利要求1或2所述的制造滚珠丝杠副新方法，其特征是：丝杠加工热处理采用：中频淬火→回火→精校直→去应力→冰冻处理工艺路线。

4、根据权利要求1或2所述的制造滚珠丝杠副新方法，其特征是：滚珠丝杠加工的工艺路线为：

下料→调质校直→车外圆螺纹→热处理→研中心孔→磨外圆→铣键槽或方身→钳→中心孔淬硬→研中心孔→螺纹半精磨削→倒两端不完整牙1/4圈→研中心孔→精密外圆磨削及螺纹顶端倒角0.5×45°→螺纹滚道振动研磨。

5、根据权利要求1或2所述的制造滚珠丝杠副新方法，其特征是：滚珠螺母加工的工艺路线为：下料→车→铣→旋风铣内滚道→磨内螺纹→钳、钻、热处理→外圆磨削→磨内螺纹滚道。

6、根据权利要求1或2所述的制造滚珠丝杠副新方法，其特征是：在加工好滚珠丝杠和滚珠螺母后，再进行下列装配工艺：

A、二次装配，

B、采用超声波清洗技术，

C、采用装配扭矩仪控制空载扭矩，

D、螺母滚道过渡区的修整，采用电动磨头及金刚石磨头。