絲杠加工工藝

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1、絲杠加工工藝 絲杠是一種精度很高的零件， 它能精確地確定工作臺坐標位置， 將旋轉運動轉換成直線 運動， 面且還要傳遞一定的動力， 所以在精度、 強度及耐磨性等方面都有很高的要求。 所以， 絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。 1、絲杠的分類 機床絲杠按其摩擦特性可分為三類 :即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。 由于滑動絲杠結構簡單，制造方便，所以在機床上應用比較廣泛。 滑動絲杠的牙型多為梯形。 這種牙型比三角形牙酬具有效果高， 傳動性能好， 精度高， 加工 方便等優(yōu)點。 滾動絲杠義分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。 滾珠絲杠與滾柱絲杠相比而言， 摩擦力小， 傳

2、 動效率高，精度也高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復雜。 靜壓絲杠有許多的優(yōu)點， 常被用于精密機床和數(shù)控機床的進給機構中。 其螺紋牙形與標準梯 形螺紋牙形相同。但牙形高于同規(guī)格標準螺紋 1.5?2倍，目的在于獲得良好油封及提高承 載能力。但是調整比較麻煩，而且需要一套液壓系統(tǒng)，工藝復雜，成本較高。 2、絲杠的結構特點及技術要求 （1 ）絲杠結構的工藝特點 絲杠是細長柔性軸，它的長度 L與直徑d的比值很大，一般為 20?50,剛性較差。結構形 狀復雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，在加工過程中易出現(xiàn)變形。 （2）精度等級 在國家標準 GB785－65 中,對普

3、通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。 共有五項基本參數(shù)： 即外徑d、內徑di、中徑d2、螺距t及牙形半角 a /2由于絲杠要傳遞準確運動，因此，按 JB2886－81 規(guī)定,絲杠及螺距的精度,根據(jù)使用要求分為 6 個等級： 4、 5、 6、 7、 8、 9（精 度依次降低 ）。 各級精度絲杠應用范圍如下： 4 級為目前最高級,一般很少應用； 5 級用于精密儀器及機密 機床,如坐標鏜床、螺紋磨床等； 6 級用于精密儀器、精密機床和數(shù)控機床； 7 級用于精密 螺紋車床、齒輪加工機床及數(shù)控機床； 8 級用于一般機床,如臥式車床、銑床； 9 級用于刨 床、鉆床及一般機床的進給機構。 一般所說的

4、精密絲杠是指 5、 6、 7 級絲杠。 精密絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。 前者的 耐磨性較好, 能較長時間保持加工精度, 但加工工藝復雜, 必須有高精度的螺紋磨床和專門 的熱處理設備，而后者只需要精密絲杠車床。 滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級也分為六個等級。 (3) 技術要求 對于絲杠的技術要求可分為如下幾項： ① 精度等級； ② 表面粗糙度； ③ 單個螺距允差和定長上的累積允差； ④ 中徑圓度允差； ⑤ 外徑相等性允差； ⑥ 外徑圓跳動允差； ⑦ 牙形半角允差； ⑧ 中、外、內徑允差等項。 3、材料的選擇 絲杠材料的選擇是保證絲杠質量的關鍵，一般要求是： (

5、1) 具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內 應力，對刀具磨損作用較小。 (2) 抗拉極限強度一般不低于 588MPa。 (3) 有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高 的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。 (4) 材料硬度均勻，金相組織符合標準。常用的材料有：不淬硬絲杠常用 T10A, T12A 及 45 等；淬硬絲杠常選用 9Mn2V ， CrWMn 等。其中 9Mn2V 有較好的工藝性和穩(wěn)定性，但淬透 性差，常用于直徑＜ 50mm的精密絲杠；CrWMn鋼的優(yōu)點是熱處理后變形小， 適用于制作高 精度

6、零件，但其容易開裂，磨削工藝性差。 絲杠的硬度越高越耐磨，但制造時不易磨削。 4、絲杠的加工工藝過程 不淬硬絲杠加工藝過程 圖 1 所示為 SM8625 絲杠車床的絲杠。 材料為 T10A ，精度為 5 級，其加工工藝過程見下表。 o 按*辛拝 曲距購機U豎在器

7、 9Mn2V，精度為 6級，其加工工藝過程見下表。 H/fo.qot IE r>tf±i5 rjfri/ a ft ft 15mm fat± J90.Winm~ iOOmm 吐 fT 上骨fiOOtrinrt 匕為U(MMe ［ 童牡上垢 g亦］ 圖2萬能螺紋磨床的絲杠 表精密絲杠的工藝過程 零件名稱1 床瑩杠〔不淬硬） 萬能螺紋磨戻

8、建杠1淬硬） 710A 9Mii2V 精度等級 工藝過程 工序氏容 定位基淮 工序內蓉 定位基準 1*鍛造詹曲度曲皿） 1■鍛造 2.球化退火 乙球化退火 3.牛端面打申心孔 外圓表而 二工端面打口心孔 夕卜圓農面 <■粗車外圓 雙頂尖孔 4-粗李外圓 雙頂尖孔 5.高遷時效 肉舐）氣曲》 0高溫時效 6.車外圓打護心孑」 外圓表而 氐牢外圓打口心孔 外圓表面 1?年外圓 取頂尖孔 匸半器許外園 跟頂尖孔 8.粗車階梯聖螺紋糟 雙頂尖孔 氐粗磨外圓 職頂尖孔 g.高蠱時效 9■淬火

9、（t^800'C）?中溫 回 坎仕二呦C： io；W面打中応孔 少卜圜表面 L4研磨兩頂尖孔 仃■半祜外圜 雙頂尖孔 山粗磨外園 雙頂尖孔 12 ■粗磨外回 雙頂尖孔 0粗磨出蝎紋槽 跟頂尖孔 門.車境形螺紋 雙頂尖孔 巧.人二時效（t=25or） 14.自然時范（吊一周以 上，敲打） g.研磨兩頂尖孔 15.車端面打中芯孔 外圓表面 15.半精磨外圓 跟頂尖孔 怡.半清磨外圓 雙頂尖孔 16.半精磨甥紋 雙頂尖孔 i匸半請車曝紋 雙頂尖孔 17.人二時隸（t=130D 18.自然時敷（吊二周以 ±） 込

10、研磨兩頂矣孔 ⑼研磨中心孔 ig.精磨外圓，檢査 雙頂尖孔 2CL終磨外回 雙頂尖孔 西?精磨螺紋（磨岀小徑！ 雙頂尖孔 21.精豐螺紋至尺寸 艱頂尖孔 21 ?研磨兩頂尖禮 盟?終磨螺紋，檢查 雙頂尖孔 石?終磨夕卜圓，檢查 雙頂次孔 西.研磨止推端面F,檢薈 雙頂尖孔 5、絲杠加工的典型工藝過程 在絲杠的加工為了獲得較高的精度，加 ?下工藝過程應考慮以下幾點: （1）對外圓和螺紋可分多次加工，逐步減少切削量，從而逐步減少切削力和內應力，減少加 工誤差，提高加工精度。 ⑵每次粗加工外圓及粗加工螺紋后都要進行時效處理

11、，以便消除內應力。絲杠的精度要求 越高，時效處理的次數(shù)也越多。 （3）每次時效處理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止時效處理時產生的變形；并除 去氧化皮等，使加工有可靠而精確的定位基面。 (4) 每次加工螺紋前，先加二 L 絲杠外圓 (切削量很小 )，然后以絲杠外圓和兩端中心孔作為 定位基面加丁 :螺紋，逐步提高螺紋加工精度。 絲杠加工過程中校直和熱處理工序， 是保證絲杠精度， 防止彎曲變形的關鍵工序。 但是校直 本身會產生內應力， 這對精度要求較高的絲杠來說是不利的。 因為內應力有逐漸消失的傾向， 由于內應力的消失會引起絲杠的變形，這就影響了絲杠精度的保持。所以，對精度要求高、 直

12、徑較大的精密絲杠， 在加工過程中不較直， 而是采用加大徑向總余量和工序間余量的方法 逐次切去彎曲變形，經多次時效處理和把工序劃分的更細的方法來解決變形問題。 為避絲杠因自重引起彎曲變形，存放對應垂直放置，熱處理時要在井式爐中進行。 一般不淬硬絲杠的螺紋經車削而成， 而淬硬絲杠的螺紋在螺紋磨床上磨出螺紋。 但對牙形半 角大和大螺距、絲杠、螺紋的粗加工還是在淬硬前車削為好。 6、絲杠的熱處理 首先要求對毛坯進行熱處理， 由于精密級和一普通級兩類絲杠用料不同， 它們的熱處理方式 也就不同。毛坯的熱處理要求 :(1)消除毛坯制造產生的內應力 ;(2) 控制硬度以適應機械加 .工 的切削性能，一

13、般切削硬度控制在 HBS140~248 之間為宜。 通常含碳量在 0.25%~0.5%的中碳鋼用正火， 含碳量 0.5%~0.8% 的亞共析鋼或共析鋼用退火。 對于含碳量在 0.8%~1.2% 的過共析鋼， 由于其組織中存在粗片狀珠光體及網狀滲碳體， 硬度 比較高，要采取球化退火熱處理 (球化退火是將毛坯加熱到 750~780 C后，以40~40 C /時的 速度冷卻至500~550 C,然后在空氣中自然冷卻 )。 7、基面的選擇 由于熱處理使絲杠產生變形， 而義不允許有冷直法校直， 必須用切削方法糾止。 如果仍采用 原來的中心孔就會使加工余量過大。 另外， 中心孔本身也會有變形， 因

14、此對于不淬硬絲杠采 用切去原中心孔，重新打中心孔 (最后一次修正中心孔工序除外 )的方法。在重新打中心孔之 前，找出絲杠徑向圓跳動量為最大的圓跳動量的一半的兩點， 而后用中心支架支撐在這兩點 上并按外圓找正， 切去原米的中心孔， 重新打中心孔， 這樣就可使總加工余量減少很多。 對 于淬硬絲杠只能采用每次研磨中心孔的方法進行修正。 加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓為輔助基面。實際上，在加工螺紋時，外 圓本身的圓柱度和圓度， 跟刀套與絲杠的配合精度， 跟刀套與兩頂尖連線的同軸度都成為影 響螺紋加工精度的因素。因此工藝過程應為 :在熱處理后先加工外圓，再加工螺紋，以加工 后的外圓定位。這樣，終磨時外圓精度要求也相應地提高。