精密絲杠加工工藝研究(4)

1、精密絲杠加工工藝研究精密絲杠加工工藝過程為:零件名稱萬能螺紋磨床絲杠（淬硬）材料9mn2v精度等級6級工序內容定位基準1 鍛造2.球化退火3.車端面打中心孔外圓表面4.粗車外圓雙頂尖孔5.高溫時效5.牢外圓打中心孔外圓表面7.半精車外圓雙頂尖孔8.粗磨外圓雙頂尖孔9.淬火(t=800°c),中溫回火(t=260°c)14.研磨兩頂尖孔工藝過程"粗磨外圓雙頂尖孔12 粗磨出螺紋槽雙頂尖孔13.人工時效(t=260°c)14.研磨兩頂尖孔15 半精磨外圓雙頂尖孔16.半精磨螺紋雙頂尖孔17.人工時效(t=160°c)18研磨兩頂尖孔19精磨外圓，檢

2、查雙頂尖孔20.精磨螺紋（磨出小徑）雙頂尖孔21 研磨兩頂尖孔22終磨螺紋，檢查雙頂尖孔23.終磨外圓，檢查雙頂尖孔24研磨止推端面f,檢查雙頂尖孔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耍周密考慮，以 提高其加工精度一. 絲杠的分類結構及技術要求.仁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?；瑒咏z杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙酬具有效果高，傳

3、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和比而言，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(yōu)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(guī)格標準螺紋1.5-2倍，冃的在于 獲得良好油封及提高承載能力。但是調整比較麻煩，而且需耍一套液壓系統(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2050,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，

4、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、內徑出、中徑d2、螺距t及牙形半角a/2o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，如坐標鎮(zhèn)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、銃床；9級用于刨床、鉆床及一般機床的進給機構

5、。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.技術要求精度等級螺距 誤差 （微米）在下列長度上螺距的最大積累誤差（微米）中徑圓度公差（微米） 螺距（毫米）外徑 相等 性公差至25毫米至100毫米至300毫米每增加300毫米全長上3-56-1012-305±22352101.51.52.5h56土35693202.52.53.5h57±6912185403.545h5

6、8±121825351080567.5h69±25355070201607.5910f7精度牙行半角公差（分）外徑圓跳動公差（微米）光潔度等級等級螺距（亳米）絲杠長度（米）3-56-1012-30w1>1>2>4外徑螺紋面5121082040896151210408088720181580100150200878302520120150200300769-20025030066精密絲杠有淬碩和不脆碩之分。前者的耐磨性較好，能較長時間保持加工精度,但他的加工工藝復雜，必須有高精度的螺紋磨床盒專門的熱處理設備，而后者只 需要機密絲杠車床。二. 精密絲桿材料選擇

7、絲杠材料的選擇是保證絲杠質量的一個十分重要的關鍵。對于絲杠材料的要 求是：（1）抗拉極限強度不低于60公斤/毫米；（2）具有良好的加工性能，磨銷時要不輕易產牛裂紋，能得到良好的表面 光潔度和較小的加工殘余的內應力，對刀具的磨損作用??；（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，常用于直徑的精密絲 杠；crwmn鋼的優(yōu)點是熱

8、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。絲杠材料要有足夠的強度，以保證傳遞一定的動力；應具有良好的熱 處理工藝性（淬透性好、熱處理變形小、不易產生裂紋），并能獲得較高的硬 度、良好的耐磨性。絲杠螺母材料一般采用gcrl5、crwmn. 9crsi> 9mn2v, 熱處理硬度為6062hrc。整體淬火在熱處理和磨削過程中變形較大，工藝 性差，應盡可能采用表面硬化處理。上述滾珠絲杠材料為9mn2v熱軋圓鋼, 調質硬度為250hrs,除螺紋外，其余高頻淬便60hrco材料加工前須經球 化處理，并進行嚴按的切試樣檢查。為了消除由

9、于金相組織不穩(wěn)定而引起的 殘余應力，安排了冰冷處理工序，使淬火后的殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體。為 了保證質量，毛坯熱處理后進行磁性探傷，檢查零件是否有微觀裂紋。三. 精密絲杠的加工工藝過程絲杠加工為了達到較高的加工精度，工藝過程中充分考慮下列幾點；（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，以修止時效處理吋產生的變形；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

10、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。絲杠加工過程屮校直和熱處理工序，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屮 進行。一般不淬

11、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。四. 擬定絲桿的工藝路線；絲杠加工中，中心孔是定位基準，但由于絲杠是柔性件，剛性很差，極易產 牛變形，出現直線度、圓柱度等加工誤差，不易達到圖樣上的形位精度和表面質 量等技術要求，加工時還須增加輔助支承。將外圓表面與跟刀架相接觸，防止因 切削力造成的工件彎曲變形。同時，為了確保定位基準的精度，在工藝過程中先 后安排了三次研磨中心孔工序。由于絲杠螺紋是關鍵部位，為防止因淬火應力集中所引起的裂紋和避免螺紋 在全長上的變形而使磨削余量不均等弊病，螺紋加工加工采用“全磨”加工

12、方法, 即在熱處理后直接采用磨削螺紋工藝，以確保螺紋加工精度。由于該絲杠為單件生產，要求較高，故加工工藝過程嚴格按照工序劃分階段的原 則，將整個工藝過程分為五個階段：準備和預先熱處理階段（工序1-6）,粗加工 階段（工序713）,半精加工階段（工序1423）,精加工階段（工序2425）,終 加工階段（工序26-28）o為了消除殘余應力，整個工藝過程安排了四次消除殘余 應力的熱處理，并嚴格規(guī)定機械加工和熱處理后不準冷校直，以防止產生殘余應 力。為了消除加工過程中的變形，每次加工后工件應垂直吊放，并采用留加工余 量分層加工的方法，經過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形。五. 確定工序尺寸；下料尺

13、寸：65mm x 1715mm粗車尺寸：各外圓均留加工余量6mm半精車尺寸：總長1697 mm,各外圓留加工余量1415 mm,錐度留磨 量1.11.2 mm,螺紋車至仞3：澀、039：眾、外圓60到處0蠶、54處車至056+0.40+0.20粗磨尺寸：各外圓均留磨量0. 30. 4血11 （分三次），磨錐度留磨量0.350. 45mm,60外圓至6o-o.2o （分二次），45-o.o5外圓至祖5鳥鴛（分二次）。半精磨尺寸：磨60外圓（磨出即可），磨滾珠螺紋大徑、磨©戀打少外圓至圖樣要求，外圓均留余量0. 120. 15mm,螺紋m33、m39和錐度均留磨余量0. 100.15mm

14、。精磨尺寸：各部分尺寸至圖紙要求。六.選擇加工裝備；車削：車床ca6140平面磨削：平面磨床m820外圓磨削：萬能外圓磨床ml432a絲杠磨削：絲桿磨床s7432七填寫工藝卡片工序工種工序內容設備備料熱軋圓鋼65mm x 1715mm熱處球化退火車削試樣，試樣尺寸為45x8mm,車削后應保證零件總長為1703mmpa在平面磨床上磨試樣兩平面（磨出即可），表面粗糙度ra值為1.25 u m車床ca6140平面磨床m8205 檢驗檢驗試樣，要求試樣球化等級1.5-4級，網狀組織小于3級，待試樣合格后方可轉入下道工序熱處調質，調質后硬度250hbs，校直粗車粗車各外圓,均留加工余量6mm車床ca61

15、40熱處10時效處理，除應力，要求全長彎曲小于(1)(1)車兩端面取總長1697mm,修正兩端面中心孔，要求60。錐車床ca6140面的表面粗糙度ra值為2.5um(2)車外圓60處到060：蠶，滾珠螺紋大徑54處車至從6：豐，車錐度1：12, 留磨量1. 11. 2 mm,車螺紋m33x1. 5 7h大徑至如譴，車螺紋m39x 1. 5 7h大徑至039：眾，車其余各外圓，均按圖樣基本尺寸留加工余量141.5mm,倒角，各外圓、錐面相互跳動0. 25mm,加工后應垂直吊放11粗磨粗磨滾珠螺紋大徑至處6爲。，磨其他各萬能外圓磨12熱處13檢驗14外圓，均留磨量1. 112 mm按圖樣技術要求淬

16、硬，中溫回火，冰冷處理，工藝要求：全長彎曲小于0.5mm,兩端中心孔硬度達5056hrc,不得冷校直檢驗硬度，磁性探傷，去磁研磨兩端中心孔，表面粗糙度ra值為床 m1432a車床也口檢驗也口18檢驗19熱處20磨60外圓至060：蠶，磨滾珠螺紋大徑56"10,磨其余各外圓，均留磨量0. 65-0. 75mm,磨出兩端垂直度為0. 005mm及表面粗糙度ra值為1.25um的肩面，磨m39x1.57h螺紋大徑至處9：亂 m33x 1. 57h螺紋大徑至033：亂磨錐度1:12,留磨量0. 350. 45mm,要求用環(huán)規(guī)著色檢查,接觸面50%,完工后垂直吊磁性探傷，去磁磨滾珠絲杠底槽至尺

17、寸,粗磨滾珠絲杠螺紋，留磨量(三針測量儀m二060.1爲量棒直徑4. 2),齒形用樣板透光檢查,去不完整牙，完工后垂直吊放磁性探傷，去磁低溫回火除應力，要求變形不大于0.15mm,不準冷校直修研兩端中心孔，要求表面粗糙度ra值為0.6311 m,完工后垂直吊放萬能外圓磨床 m1432a絲桿磨床s7432車床ca6140也口磨60外圓至060爲。，磨045汕外圓至磨其他各外圓，均留磨量萬能外圓磨床 m1432a0. 30. 4mm22半精半精磨滾珠螺紋，留精磨余量（三針測量儀m"59.22。量棒直徑4.2）,齒形絲桿磨床s7432用樣板透光檢查，完工后垂直吊放23熱處低溫回火，消除磨削

18、應力，要求全長彎曲小于0.10mm,不得冷校直24修研兩端中心孔，表面粗糙度ra值為0.32 u m,完工后垂直吊放車床ca614025半精磨60外圓（磨出即可），磨滾珠螺紋大徑至圖樣要求，全長圓柱度0. 02mm,磨045=5外圓至圖樣要求，磨其余各外si"萬能外圓磨床 m1432a0. 15mm,磨 m33 x 1. 57h 螺紋大徑、m39x1.57h螺紋大徑和錐度1:12,均留磨余量0. 100. 15mm,工藝要求：各磨削外圓的圓跳動小于0. 005mm,錐度1:12接觸面60%26精磨磨m33x1. 57h螺紋和m39x1. 57h 絲桿磨床s743227精磨精磨滾珠絲杠

19、螺紋至圖樣要求,齒尖倒=j絲桿磨床s7432螺紋至圖樣要求完工后垂直吊放28終磨終磨各外圓、錐度1:12及肩面至圖樣萬能外圓磨要求，完工后垂直吊放，并涂防銹油（備床 m1432a單配滾珠螺母）八熱處理；由于該絲杠的5精度的淬硬絲杠（hrc56）,熱處理要復雜一些，先說明如下: 1.球化退火球化退火球化退火是使鋼屮碳化物球化而進行的退火工藝。將鋼加熱到ac1以上2030°c,保溫一段時間，然后緩慢冷卻，得到在鐵 素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經 軋制、鍛造后空冷，所得組織是片層狀珠光體與網狀滲碳

20、體,這種組織硬而脆，不僅難以切 削加工，且在以后酒過程中也容易變形和開裂。而經球化退火得到的是球狀珠光體組織, 其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上，和片狀珠光體相比，不但硬度低，便 于切削加工，而且在淬火加熱時，奧氏體晶粒不易長大，冷卻時工件變形和開裂傾向小。另 外對于一些需要改善冷塑性變形（如沖壓、冷徹等）的亞共析鋼有時也可采用球化退火。 球化退火加熱溫度為ac1+（2040）°c或acm-（2030）°c,保溫后等溫冷卻或直接緩慢冷 卻。在球化退火時奧氏化是“不完全”的，只是片狀珠光體轉變成奧氏體，及少量過剩碳化物 溶解。因此，它不可能消除網狀碳化物，如過共

21、析鋼有網狀碳化物存在，則在球化退火前須 先進行正火,將其消除，才能保證球化退火正常進行。2. 出應力退火退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻的一種金屈熱 處理工藝。退火熱處理分為完全退火，不完全退火和去應力退火。退火材料的力學性能可以用拉伸 試驗來檢測，也可以用硬度試驗來檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的，鋼材硬度 檢測可以采用洛氏硬度計，測試hrb硬度，對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管，可以采 用表面洛氏硬度計，檢測hrt硬度 應力退火的目的 改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程屮所造成的各種組織缺陷以及殘余應 力，防止工件變形、開裂。 軟化工件以便進

22、行切削加工。 細化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。 為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準備。常用的退火工藝有 完全退火。用以細化中、低碳鋼經鑄造、鍛壓和焊接后出現的力學性能不佳的粗大過 熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉變?yōu)閵W氏體的溫度以上3050°c,保溫一段時間，然 后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉變，即可使鋼的組織變細。 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高碩度。將工件加熱到鋼開始形成奧 氏體的溫度以上2040°c,保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)?球狀，從而降低了硬度。 等溫退火。用以降低某些鋅、銘含量較高的合金結構鋼的高硬度，以進行切削加工。 一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當時間，奧氏體轉變?yōu)橥惺象w或索 氏體，硬度即可降低。 再結晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現象（硬度升高、 塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50150°c ,只有這樣才能消除 加工硬化效應使金屬軟化。 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄