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,麵且還要傳遞一定的動力,所以在精度、強度及耐磨性等方麵都有很高的要求。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。
由於滑動絲杠結構簡單,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,常被用於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。但牙形高於同規格標準螺紋1.5~2倍,目的在於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,有很高的螺紋表麵要求,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
在國傢標準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。由於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級用於精密機器及機密機床,如坐標鏜床、螺紋磨床等;6級用於精密機器、精密機床和數控機床;7級用於精密螺紋車床、齒輪加工機床及數控機床;8級用於一般機床,如臥式車床、銑床;9級用於刨床、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,而後者隻需要精密絲杠車床。
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
對於絲杠的技術要求可分為如下幾項:
①精度等級;
②表麵粗糙度;
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,能得到良好的表麵光潔度和較小的殘餘內應力,對刀具磨損作用較小。
(2) 抗拉極限強度一般不低於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,常用於直徑≤50mm的精密絲杠;CrWMn鋼的優點是熱處理後變形小,適用於制作高精度零件,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。
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