專利名稱：螺母滾道電加工工藝和機床的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺母滾道加工的工藝和機床，屬于機械制造領域。
背景技術：
絲杠螺母是工業領域，尤其是機床領域常用甚至是不可或缺的基礎運動部件，但螺母內滾道，特別是大導程螺母的滾道加工一直都是一個難題。目前對螺母滾道加工的一般方法是先對滾道進行車削加工，再淬火處理提高硬度，最后對滾道進行精磨。國外還有一種工藝是采用內旋風銑刀精加工工藝，其原理與磨削類似，但用CBN銑刀代替砂輪，效率提高10倍。但這兩種工藝加工螺母尤其是大導程螺母時均存在刀桿與螺母內壁干涉的問題。目前為避免刀(磨)桿與螺母內表面，尤其是大導程螺母內表面干涉的問題，有三種方法1.柔性磨桿法。磨桿主軸與螺母軸線平行，但砂輪主軸與螺母軸線不平行，砂輪通過柔性軸與磨桿聯結。該方法結構復雜，砂輪與磨桿的連接精度要求很高，而且受空間限制，砂輪軸只能通過小直徑軸承與磨桿聯結，磨損嚴重。2.干涉磨法。砂輪主軸與螺母軸線是平行的，砂輪截面通過計算確定，使加工出的螺紋或滾道滿足要求。但計算復雜，而且往往計算結果“無解”。3.硬車包絡法。刀桿與螺母軸線平行，車刀的刀尖部分是r圓弧形狀，螺母在C軸上，刀具在Z軸上，加工時進行螺旋插補，圓弧形刀尖就在螺母孔壁上形成一個截面是r圓弧形的內螺旋面，多個r圓弧的內螺旋面的包絡面形成螺母內螺旋滾道。該方法對機床要求極高，直線電機驅動，液體靜壓導軌、光柵閉環測量系統組成的運動控制系統速度達到60m/min,加速度達lg。這對機床制造是一個挑戰,而且機床成本高昂。200610131805. 5提出了一種用于加工滾珠絲杠的螺母的方法，先車削滾珠絲杠的螺母的螺旋形滾動表面，然后熱處理，最后電解拋光表面。其最后電解拋光僅用于滾道表面光整,而非尺寸加工。200910168307.1公開一種了螺母、內螺紋加工裝置和內螺紋加工方法。其主要是發明了一種易于加工的新結構螺母，進而提出了相應的加工方法，主要是通過熱處理來降低加工難度。

發明內容
本發明的目的在于針對上述問題提供一種全新的解決思路，采用特種加工工藝(電解、電火花或復合電加工工藝)，利用其加工作用力小、不受工件硬度影響的特點，進行螺母，尤其是大導程螺母內滾道的加工，并在此基礎上給出一種具體的技術實施方案。本發明的技術方案見圖1 :設計與螺母滾道橫截面形狀相符的球頭或類球頭工具陰極20，并使工具陰極20相對工件螺母21內表面沿預設計的滾道螺旋線運動，基于電解或電火花或電解電火花復合加工機理，蝕除材料，實現螺母滾道的加工。本發明由于采用電解或電火花加工工藝，其有益效果是
1.電加工不受工件硬度影響，粗、中、精加工可在零件淬火后“一次過”進行，無需先粗加工，再淬火，最后精加工，簡化了工藝過程。尤其是電解加工，工具無損耗，能大大降低成本。2.加工作用力小，機床剛性易滿足要求。3.工具無需旋轉，僅需低速沿工件軸向進給，不存在砂輪和銑刀的高速旋轉運動，機床結構更為簡單，運動更為平穩。4.工件低速旋轉,無需復雜的高速進給機構,對機床動態性能要求低。


圖1是本發明的工藝原理示意圖。圖2是本發明機床示意圖。圖中，A向是工作液的送入方向，I為主軸箱，2為卡盤，3為電源，4a為陰極導線，4b為陽極導線,5為床身,6為排液管,7為X軸電機,8為X軸導軌托板,9為電解液箱,10為水泵，11為X軸導軌，12為X軸滑塊，13為Y軸導軌托板，14為Y軸導軌，15為Y軸電機，16為供液管，17為Y軸滑塊，18為Y軸滑塊連接板，19為陰極夾具，20為工具陰極，21為工件螺母，22為Z軸滑塊，23為Z軸導軌，24為Z軸導軌托板，25為Z軸電機。實施方案本發明的具體實施方案見附圖2。本發明的螺母加工機床，包括有主軸箱1，卡盤2，電源3，陰極導線4a，陽極導線4b，床身5，排液管6，X軸電機7，X軸導軌托板8，電解液箱9，水泵10，X軸導軌11，X軸滑塊12，Y軸導軌托板13，Y軸導軌14，Y軸電機15，供液管16，Y軸滑塊17，Y軸滑塊連接板18，陰極夾具19，工具陰極20，工件螺母21，Z軸滑塊22，Z軸導軌23，Z軸導軌托板24，Z軸電機25。工件21安裝在卡盤2上，卡盤2安裝在主軸箱I上，主軸箱I安裝在Z軸滑塊上，可以沿Z軸導軌移動。X、Y軸構成十字滑臺，Y軸工作臺通過Y軸托板13固定在X軸滑塊12上，可沿X軸導軌移動。陰極夾具19通過連接板18固定在Y軸滑塊17上，可沿Y軸導軌14移動。工具陰極20由夾具19夾持，伸入工件21內孔。工具陰極20為中空，前端為球頭或者根據滾道界面設計的類球頭形狀。后端與供液管16相連，水泵10將工作液箱9中的工作液通過供液管16從空心工具陰極20后端送入工具陰極20中。就本發明的螺母滾道加工來說，機床要實現的運動可以歸結為工具電極相對工件內孔表面的螺旋線運動和工具電極相對工件內孔表面的徑向運動，其中螺旋線運動實際上是工具電極相對工件的軸向運動和旋轉運動聯動而實現的。具體實施中，還可以通過直線運動和旋轉運動的不同組合構成多種技術方案，實現上述運動。
權利要求
1.一種螺母滾道電加工工藝，其特征在于:工具前端設計為與螺母滾道橫截面形狀相符的球頭或類球頭，工具電極相對工件內表面沿預設計的滾道螺旋線運動，基于電解或電火花或電解電火花復合工藝，加工出螺母滾道。
2.根據權利要求1所述的螺母滾道電加工工藝，其特征在于工具為中空，采用內部供液方式。
3.一種螺母滾道電加工機床，其特征在于:上述機床床身上布置有X，Y，Z三個直線運動軸和一個旋轉軸，使得工具能相對工件螺母內表面以螺旋線方式前進，并且能沿工件螺母內孔徑向進給。
4.根據權利要求3所述機床，其特征在于:旋轉軸繞Y軸旋轉，工件固定在卡盤上，卡盤固定在旋轉軸上，旋轉軸固定在Z軸上，工具電極固定在Y軸上，Y軸固定在X軸上，Y軸和旋轉軸的聯動能實現工具相對工件螺母內表面沿滾道螺旋線運動，Z軸能實現工具相對工件徑向進給，X軸用于調整工具相對工件表面的橫`向位置。
全文摘要
本發明公開一種螺母滾道的電加工工藝和機床，所述電加工工藝包括電解或電火花或電解電火花復合加工工藝，所述機床包括主軸箱1，卡盤2，電源3，陰極導線4a，陽極導線4b，床身5，排液管6，X軸電機7，X軸導軌托板8，電解液箱9，水泵10，X軸導軌11，X軸滑塊12，Y軸導軌托板13，Y軸導軌14，Y軸電機15，供液管16，Y軸滑塊17，Y軸滑塊連接板18，陰極夾具19，工具陰極20，工件螺母21，Z軸滑塊22，Z軸導軌23，Z軸導軌托板24，Z軸電機25等，工件21安裝在卡盤2上，工具陰極20由陰極夾具19夾持，工具陰極20伸入工件21內孔，通過電源3進行相應的電加工，本發明工藝特點鮮明，簡單實用。
文檔編號B23H1/00GK103071868SQ20121059636
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月30日 優先權日2012年12月30日
發明者羅紅平, 張永俊, 劉桂賢, 郭鐘寧, 王冠, 李遠波 申請人:廣東工業大學