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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點,常被用于精密機床和數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,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變形。
(2)精度等級
在國家標準GB785-65中,對普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項基本參數:即外徑D、內徑D1、中徑D2、螺距T及牙形半角α/2。由于絲杠要傳遞準確運動,因此,按JB2886-81規定,絲杠及螺距的精度,根據使用要求分為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、精密機床和數控機床;7級用于精密螺紋車床、齒輪加工機床及數控機床;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:
(1)具有優良的加工性能,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定性,但淬透性差,常用于直徑≤50MM的精密絲杠;CRWMN鋼的優點是熱處理后變形小,適用于制作高精度零件,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。
(2)每次粗加工外圓及粗加工螺紋后都要進行時效處理,以便消除內應力。絲杠的精度要求越高,時效處理的次數也越多。
(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。,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