專利名稱：一種精密滾珠絲杠制造方法
技術領域：
本發明涉及機械技術領域中的傳動技術，特別是一種制造精密滾珠絲杠的技術領 域。
背景技術：
滾珠絲杠副由滾珠絲杠、滾軸螺母和滾珠組成，是一種可將旋轉運動轉變為直線 運動，或者將直線運動轉變為旋轉運動的部件。滾珠絲杠副具有傳動效率高、工作壽命長、 運動平穩、同步無爬行、無反向側隙、摩擦特性優良、對環境適應性強等優點，是各類數控機 床以及機電產品的關鍵傳動副和定位元件，已廣泛應用于各個傳動領域，是國家列為重點 振興的“特定基礎件產品”。目前國內制造滾珠絲杠的廠家，工藝路線多少都有些差別，產品質量也存在不少 問題。一般的制造工藝步驟為下料(材料絕大多數為GCrl5)、校直、車外圓、中頻淬火、回 火、修研中心孔、磨外圓、螺紋磨磨削絲杠螺紋、銑鍵槽或方身、鉗工工藝、去應力、半精密螺 紋磨磨削絲杠螺紋、再去應力、研磨中心孔、精密外圓磨、精密螺紋磨磨削絲杠螺紋、倒兩端 不完整牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋及頂端45°處理。以上工藝技術的缺陷1、中頻淬火后，絲杠易彎曲，熱處理變形較大；且回火時間短，易造成絲杠硬度不 均勻，應力不易去除，去應力處理時間長，易留殘余應力；2、磨削螺紋時，因為螺紋硬度高、磨削量大，造成磨削時間長、消耗材料多，易產生 彎曲變形，同時由于磨削量大，溫度高，易產生磨削裂紋和燒傷，造成產品報廢；3、精密磨削的螺紋滾道，因為機床本身的精度和加工調試水平，容易產生滾道波 紋，表面質量差；4、絲杠硬度低(一般為HRC60左右)、耐磨性差、疲勞壽命短、噪音水平高(一般 74db左右)；5、由于磨削后表面較粗糙，絲杠粗裝配后要進行長時間跑和；6、工序繁雜、加工周期長；7、由于磨削工作量大，磨削時產生大量油霧，對環境造成污染，對工人健康造成損害。

發明內容
本發明的目的是提供一種高硬度、高耐磨、低粗糙度、低噪音、長疲勞壽命的精密 滾珠絲杠制造方法。本發明采用38CrMoAl為材料，包括下料、校直、車外圓、調質、修研中心孔、磨外 圓、螺紋磨磨削絲杠螺紋、銑鍵槽或方身、鉗工工藝、去應力、研中心孔、輝光離子氮化、脈沖 電化學復合光整加工、倒兩端不完整牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋及頂端45°處理步驟。本發明以現有的下料、校直、車外圓、熱處理、修研中心孔、磨外圓、銑鍵槽或方身、螺紋粗磨、倒兩端不完整牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋及頂端45°處理工藝步驟為基礎，選 用38CrMoAl為絲杠材料，在粗磨螺紋達到精度要求后對絲杠整體進行輝光離子氮化處理， 輝光離子氮化后的絲杠不再進行去應力、半精磨、精磨工藝，而是應用脈沖電化學復合光整 技術進行光整加工。本發明的優點體現在1、使用38CrMoAl，有利于輝光離子氮化的進行；2、絲杠調質、粗磨后進行輝光離子氮化，可使絲杠硬度達到HRC70，遠超過一般絲 杠的硬度，從而使絲杠的耐磨性大大增加，并且控制好輝光離子氮化的工藝參數，可使絲杠 不改變精度，也不需要再進行去應力處理；3、采用脈沖電化學復合光整技術對絲杠進行光整加工，可使絲杠表面粗糙度粗磨 后一步降低至RaO. 1 u m以下，最低可達到RaO. 02 u m,從而加工出超光滑的表面；4、由于絲杠硬度高、表面粗糙度低，可使絲杠的疲勞壽命較普通絲杠增加3-5倍， 使用噪聲降低6-8分貝；5、絲杠粗磨、滲氮(硬度達HRC70)后直接進行光整，不需進行精磨、研磨和拋光， 大幅度節省了機械加工的時間，使生產效率大大提高；6、脈沖電化學復合光整加工的效率與絲杠表面硬度無關，對于HRC70硬度的表面 也能很快完成光整加工；7、光整加工過程中不產生磨削力和磨削熱，不產生附加應力，絲杠的精度高，表面 也不產生磨削燒傷和裂紋；8、光整后的絲杠調整裝配后可直接提供給用戶，不需要進行長時間跑和，生產周 期大大縮短；9、由于減少了半精磨、精磨的工序，車間里由于磨削加工所生產的油霧大幅減少， 對環境的污染也大幅減少，是一種綠色制造方法。另，所述脈沖電化學復合光整加工時脈沖頻率為4-7KHZ ；脈沖電流峰值為 150-300A ；工作比為20-40% ；工具壓力為8-15N。所述輝光離子氮化處理時，將清洗過的絲杠裝爐，在陰極底盤上沿圓周按內、中、 外三層均勻擺放絲杠，然后經抽真空、打弧、升溫、保溫，待溫度降到200°C時，充氣開爐，取 出加工的工件。所述抽真空時，在25min內使爐內壓力低于50Pa。所述打弧時，將電源脈寬調為15-20 ii s，電源的接通率約為18%，電壓由點燃電 壓漸增至800-850V，爐內壓力為40-120Pa，打弧時間在1. 5h以內，打弧結束后，控制溫度達 100 士 2°C。所述升溫是打弧結束后，脈沖電源的脈寬漸調至90 ys，電源的接通率約為 75%，逐漸增大電壓和電流加熱，加熱速度小于3°C /min，28(TC開始通NH3，控制NH3的流量 為 0. 35L/min。所述保溫是當溫度升到500-520°C后，以0. 7-1. 2L/min的流量通入NH3，保溫3h， 保溫氣壓約600Pa。


圖1為本發明采用的脈沖電化學復合光整技術中所使用脈沖電流波形圖。
具體實施例方式以下結合實例對本發明做進一步說明選用38CrMoAl為絲杠材料，基于脈沖電化學復合光整技術的精密滾珠絲杠的制 造工藝步驟為下料、校直、車外圓、調質、修研中心孔、磨外圓、螺紋磨磨削絲杠螺紋、銑鍵槽或方 身、鉗工工藝、去應力、研中心孔、輝光離子氮化、脈沖電化學復合光整加工、倒兩端不完整 牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋，最后進行頂端45°處理。其中，脈沖電化學復合光整技術在本發明工藝中的應用是本發明所獨有的，具體 工藝參數如下1、所使用脈沖電流波形如圖1 :2、脈沖頻率為4-7KHz ；3、脈沖電流峰值為150-300A ；4、工作比為 20-40% ；5、工具壓力為8_1別。另，輝光離子氮化處理的具體工藝過程將清洗過的絲杠裝爐，在陰極底盤上沿圓周按內、中、外三層均勻擺放50根左右 絲杠，隨爐裝試樣4塊。具體工藝過程及參數如下1、抽真空25min內使爐內壓力低于50Pa。2、打弧將電源脈寬調為15-20 ii s，電源的接通率約為18%，電壓由點燃電壓漸增 至800-850V，爐內壓力為40-120Pa，打弧時間在1. 5h以內，打弧結束后，溫度達100°C左右。3、升溫打弧結束后，脈沖電源的脈寬漸調至90 ii s，電源的接通率約為75%， 逐漸增大電壓和電流加熱，加熱速度小于3°C /min, 280°C開始通NH3，控制NH3的流量為 0.35L/min。4、保溫當溫度升到500-520°C后，以0. 7-1. 2L/min的流量通入NH3，保溫3h，保溫 氣壓約600Pa，5、停機，冷卻3h，待溫度降到200°C時，充氣開爐，取出加工的工件。
權利要求
一種精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于采用38CrMoAl為材料，包括下料、校直、車外圓、調質、修研中心孔、磨外圓、螺紋磨磨削絲杠螺紋、銑鍵槽或方身、鉗工工藝、去應力、研中心孔、輝光離子氮化、脈沖電化學復合光整加工、倒兩端不完整牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋及頂端45°處理步驟。
2.根據權利要求1所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述脈沖電化學復合光 整加工時脈沖頻率為4-7KHz ；脈沖電流峰值為150-300A ；工作比為20-40% ；工具壓力為 8-15N。
3.根據權利要求1或2所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述輝光離子氮化處 理時，將清洗過的絲杠裝爐，在陰極底盤上沿圓周按內、中、外三層均勻擺放絲杠，然后經抽 真空、打弧、升溫、保溫，待溫度降到200°C時，充氣開爐，取出加工的工件。
4.根據權利要求3所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述抽真空時，在25min內 使爐內壓力低于50Pa。
5.根據權利要求3所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述打弧時，將電源脈 寬調為15-20 ii s，電源的接通率約為18%，電壓由點燃電壓漸增至800-850V，爐內壓力為 40-120Pa，打弧時間在1. 5h以內，打弧結束后，控制溫度為100士2°C。
6.根據權利要求3所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述升溫是打弧結束后， 脈沖電源的脈寬漸調至90y s，電源的接通率約為75%，逐漸增大電壓和電流加熱，加熱速 度小于3°C /min，280°C開始通NH3，控制NH3的流量為0. 35L/min。
7.根據權利要求3所述精密滾珠絲杠制造方法，其特征在于所述保溫是當溫度升到 500-520°C后，以0. 7-1. 2L/min的流量通入NH3，保溫3h，，保溫氣壓約600Pa。
全文摘要
一種精密滾珠絲杠制造方法，涉及機械技術領域中的傳動技術，采用38CrMoAl為材料，經下料、校直、車外圓、調質、修研中心孔、磨外圓、螺紋磨削絲杠螺紋、銑鍵槽或方身、鉗工工藝、去應力、研中心孔、輝光離子氮化、脈沖電化學復合光整加工、倒兩端不完整牙1/4圈、螺紋磨削倒角螺紋及頂端45°處理步驟。本發明能提供一種高硬度、高耐磨、低粗糙度、低噪音、長疲勞壽命的精密滾珠絲杠。
文檔編號B23H9/00GK101856781SQ20101017589
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月19日 優先權日2010年5月19日
發明者左健民, 王輝 申請人:常州大學