[发明专利]一种精密滚珠丝杠制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及机械技术领域中的传动技术，特别是一种制造精密滚珠丝杠的技术领域。

背景技术

滚珠丝杠副由滚珠丝杠、滚轴螺母和滚珠组成，是一种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的部件。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、无反向侧隙、摩擦特性优良、对环境适应性强等优点，是各类数控机床以及机电产品的关键传动副和定位元件，已广泛应用于各个传动领域，是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的厂家，工艺路线多少都有些差别，产品质量也存在不少问题。一般的制造工艺步骤为：下料(材料绝大多数为GCr15)、校直、车外圆、中频淬火、回火、修研中心孔、磨外圆、螺纹磨磨削丝杠螺纹、铣键槽或方身、钳工工艺、去应力、半精密螺纹磨磨削丝杠螺纹、再去应力、研磨中心孔、精密外圆磨、精密螺纹磨磨削丝杠螺纹、倒两端不完整牙1/4圈、螺纹磨削倒角螺纹及顶端45°处理。

以上工艺技术的缺陷：

1、中频淬火后，丝杠易弯曲，热处理变形较大；且回火时间短，易造成丝杠硬度不均匀，应力不易去除，去应力处理时间长，易留残余应力；

2、磨削螺纹时，因为螺纹硬度高、磨削量大，造成磨削时间长、消耗材料多，易产生弯曲变形，同时由于磨削量大，温度高，易产生磨削裂纹和烧伤，造成产品报废；

3、精密磨削的螺纹滚道，因为机床本身的精度和加工调试水平，容易产生滚道波纹，表面质量差；

4、丝杠硬度低(一般为HRC60左右)、耐磨性差、疲劳寿命短、噪音水平高(一般74db左右)；

5、由于磨削后表面较粗糙，丝杠粗装配后要进行长时间跑和；

6、工序繁杂、加工周期长；

7、由于磨削工作量大，磨削时产生大量油雾，对环境造成污染，对工人健康造成损害。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硬度、高耐磨、低粗糙度、低噪音、长疲劳寿命的精密滚珠丝杠制造方法。

本发明采用38CrMoAl为材料，包括下料、校直、车外圆、调质、修研中心孔、磨外圆、螺纹磨磨削丝杠螺纹、铣键槽或方身、钳工工艺、去应力、研中心孔、辉光离子氮化、脉冲电化学复合光整加工、倒两端不完整牙1/4圈、螺纹磨削倒角螺纹及顶端45°处理步骤。

本发明以现有的下料、校直、车外圆、热处理、修研中心孔、磨外圆、铣键槽或方身、螺纹粗磨、倒两端不完整牙1/4圈、螺纹磨削倒角螺纹及顶端45°处理工艺步骤为基础，选用38CrMoAl为丝杠材料，在粗磨螺纹达到精度要求后对丝杠整体进行辉光离子氮化处理，辉光离子氮化后的丝杠不再进行去应力、半精磨、精磨工艺，而是应用脉冲电化学复合光整技术进行光整加工。

本发明的优点体现在：

1、使用38CrMoAl，有利于辉光离子氮化的进行；

2、丝杠调质、粗磨后进行辉光离子氮化，可使丝杠硬度达到HRC70，远超过一般丝杠的硬度，从而使丝杠的耐磨性大大增加，并且控制好辉光离子氮化的工艺参数，可使丝杠不改变精度，也不需要再进行去应力处理；

3、采用脉冲电化学复合光整技术对丝杠进行光整加工，可使丝杠表面粗糙度粗磨后一步降低至Ra0.1μm以下，最低可达到Ra0.02μm，从而加工出超光滑的表面；

4、由于丝杠硬度高、表面粗糙度低，可使丝杠的疲劳寿命较普通丝杠增加3-5倍，使用噪声降低6-8分贝；

5、丝杠粗磨、渗氮(硬度达HRC70)后直接进行光整，不需进行精磨、研磨和抛光，大幅度节省了机械加工的时间，使生产效率大大提高；

6、脉冲电化学复合光整加工的效率与丝杠表面硬度无关，对于HRC70硬度的表面也能很快完成光整加工；

7、光整加工过程中不产生磨削力和磨削热，不产生附加应力，丝杠的精度高，表面也不产生磨削烧伤和裂纹；

8、光整后的丝杠调整装配后可直接提供给用户，不需要进行长时间跑和，生产周期大大缩短；

9、由于减少了半精磨、精磨的工序，车间里由于磨削加工所生产的油雾大幅减少，对环境的污染也大幅减少，是一种绿色制造方法。

另，所述脉冲电化学复合光整加工时脉冲频率为4-7KHz；脉冲电流峰值为150-300A；工作比为20-40％；工具压力为8-15N。

所述辉光离子氮化处理时，将清洗过的丝杠装炉，在阴极底盘上沿圆周按内、中、外三层均匀摆放丝杠，然后经抽真空、打弧、升温、保温，待温度降到200℃时，充气开炉，取出加工的工件。