机床丝杠分类及其应用.doc

机床丝杠分类及其应用机床丝杠按其摩擦特性可分为三类：即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。各级精度丝杠应用范围如下：4级为目前最高级，一般很少应用；5级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。 一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。共有五项基本参数：即外径D、内径D1、中径D2、螺距T及牙形半角/2。由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB2886-81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级：4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言，摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。 滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径D的比值很大，一般为2050，刚性较差。结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同。但牙形高于同规格标准螺纹1.52倍，目的在于获得良好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。在国家标准GB785-65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。丝杠工作条件以及材料丝杠工作条件以及材料与热处理要求1.条件：级精度受力不大如各类机床传动丝杠要求：45、45Mn2一般丝杠可用正火HB170；受力较大的丝杠调质HB250；方头轴颈局部淬硬HRC42 2.条件：7级精度受力不大轴颈方头等处均不需淬硬如车床走刀丝杠要求：45Mn易切削钢和45热轧后b=600-750N/mm2除应力后HB170-207金相组织：片状珠光体铁素体2.条件：6级精度要求耐耐磨、尺寸稳定但负荷不大如螺纹磨床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)要求：9Mn2V(直径60mm)、CrWMn(直径60mm)球化退火后球状珠光体1.5-4级网状碳化物3级硬度HB227淬火硬度HRC56 0.5金相组织回火马氏体无残余奥氏体存在3.条件：7-8级精度受力较大如各类大型镗床、立车、龙门铣和刨床等的走刀和传动丝杠要求：40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250b850N/mm2；方头、轴颈局部淬硬HRC42金相组织：均匀索氏体4.条件：6级精度受点负荷的如螺纹或齿轮磨床、各类数控机床的滚珠丝杠要求：GCr15(直径70mm0)、GCr15SiMn(直径80mm)球化退火后球状珠光体1.5-4级网状碳化物3级HRC60-62金相组织；回火马氏体5.条件：8级精度中等负荷要求耐磨如平面磨床砂轮架升降丝杠与滚动螺线啮合要求：40Cr、42MnVB调质HB250中频表淬HRC54调质后基体组织：均匀索氏体细状珠光体6.条件：6级精度要求抗腐蚀、较高的抗疲惫性和尺寸稳定性.如样板镗床或其他特种机床精密丝杠.要求：38CrMoAlA调质HB280渗氮HV850调质后基体组织均匀的索氏体渗氮前表面应无脱碳层7.条件：6级精度要求具有一定耐磨性尺寸稳定性较高强度和较好的切削加工性如丝杠车床齿轮机床、坐标镗床等的丝杠要求：T10、T10A、T12、T12A球化退火HB163-193球化等级3-5级网状碳化物3级调质HB201-229金相组织；细粒状珠光体滚动丝杠付间的间隙和生产弓锯条非常规加工工艺和编程方式其关键技术主要在于打破传统加工工艺采取固定的线速度和进给量开展加工的约束(因为以往消耗的普通机床和专用机床主轴转速和进给量在切削过程中一般无法改动其大小)，弓锯条在切削过程中，不管切削到任何部位都可随心所欲地开展主轴变速或进给量改动。不过圆锯床在实质应用中，在切削加工同一部位的粗加工、半精加工时，圆锯床应开展进给量的改动，精加工时不应改动进给量，因为进给量改动，加工尺寸的大小会受到影响。滚动丝杠付间的间隙及丝杠的弯曲振动在本机床出厂前，我立式新风机组们已仔细的测量了进给系统的间隙值，并开展了赔偿，可是，圆锯床在经长期消耗后，因为磨损等原因，赔偿量就不适当了。当其影响到加工精度时，就需求用户自我重新开展间隙赔偿量的设定。数控程序是数控机床自动加工零件的上班指令。在对加工零件开展工艺分析的基本上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺线路、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。 在生产中，主轴变速或进给量改动需灵活消耗。经过有益的探索和尝试，东风柳州轿车有限集团结合实质在数控机床的推广应用中，充分发挥数控机床可恒线速加工、主新风机组轴变速和进给量变速快且灵活的优势，使选择的切削用量适应于差异切削因素下刀片切削性能的要求，采取非常规工艺和非常规加项目式的编程方式开展加工，使生产效率和刀具耐用度做到最佳效果，吊顶式新风机组从而降低生产本钱。应采取0.02/1000mm水平仪因为泥浆孔在完全凝固前会略有下沉，因此在机床安装6个月后，应复检机床水平并开展必要调整，今后每年应复检并调整一次。 一般资讯下，圆锯床冷却装置的日常维修主要是冷却液的补给、更换及过滤装置的清洗。待水泥凝固后，撤掉楔形垫铁，采取本机床平调整螺栓对机床水平开展精调。圆锯床在机床的进给传动中总是存在有间隙，有间隙而未做赔偿，会直接影响进给的伺服精度丝杠的组成和应用特点丝杠由螺杆、螺母和滚珠三部分组成,在使用中发挥重要的作用和价值.丝杠具有好的工作原理和功能,它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作.丝杠的发展是滚珠螺丝的发展壮大和进步,促进中国技术的提高和进步,保证中国在设备和技术行业的进步、发展技术.由于具有很小的摩擦阻力,丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器,在行业中发挥重要的作用和价值.丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点. 丝杠良好的产品特点和性能促使其在不断的使用和发展,在不同的行业中发挥重要的作用和价值,不断的在同行业中发挥作用.丝杠具有良好的产品特点,下面介绍一下丝杠的特点,具体表现在一下方面： 1、与滑动丝杠相比,丝杠的驱动力矩为1/3.由于丝杠的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率.与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3.在省电方面很有帮助.2、 无侧隙、刚性高 丝杠可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强).3、微进给可能,丝杠由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给.4、高精度的保证,丝杠是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证.5、高速进给可能,丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动),展现高速的运动功能.丝杠因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床行业中,在行业中发挥重要的作用和价值.尤其是近年来,丝杠作为数控机床直线驱动执行单元,在机床行业得到广泛运用,极大的推动了机床行业的数控化发展.丝杠在工业中广泛使用和推广,不断的推动工业的发展和进步,同时也促进中国技术的发展和壮大.丝杠的工艺精度和硬度测试在非标设备和夹具中，长丝杠得以广泛应用，为了提高丝杠的使用寿命，广泛采用淬硬丝杠，这种丝杠以磨为主，精度靠螺纹磨床磨削来保证。65Mn材料的丝杠采用的热处理工艺为淬火、回火、冰冷处理、回火。丝杠在粗磨(粗车)后须进行高温时效，半精磨(精车)后应采取低温时效，以消除机加工过程中产生的应力，提高丝杠的稳定性。在螺纹磨床上加工螺纹，是目前螺纹加工中获取高精度、低表面粗糙度最常用的切削方法，随着高精度淬硬螺纹零件的广泛应用，磨削加工螺纹的优越性得到充分体现。在现实生产中，为了获得较高精度和表面质量的丝杠，有必要对其磨削工艺进行深入探讨。 丝杠的工艺基准是两端的中心孔，中心孔一般应采用B型中心孔，它可以防止端面碰伤而影响中心孔的精度，同时中心孔的硬度应达到6O65HRC，中心孔的精度是保证丝杠精度的关键，在粗磨、精磨工序前即淬火、时效后必须安排中心孔修研工序。中心孔与顶尖的接触面积在粗磨时要求为75%，精磨时要求达到80%以上。研磨时对丝杠的轴向压力不可过大，以免丝杠变形。这里选用的修研方法是在机床上用六棱硬质合金顶尖刮研，它的刃带有微量切削作用和挤光作用，能修正中心孔的几何形状误差，且效率高，工具寿命长，粗糙度可达Ra0.8m。 丝杠材料直接影响加工工艺及热处理后工件的机械性能。因此高精度长丝杠的制造中一个很重要的问题就是合理选择材料，通常可从合金工具钢、合金结构钢、碳素工具钢中选择。根据图l所示零件的技术要求，综合热处理工艺性和机加工工艺性，选择65Mn，此材料可获得较高硬度5560HRC，丝杠具备高强度、高耐磨性。丝杠在热处理过程中应注意避免产生弯曲变形，尽量不采用校直工序，必要时也只能采用热校直。因为在常温下校直的丝杠，虽然短时间内看起来已校直，但第2天或者一经磨削加工又会产生弯曲变形。精密丝杠使用不容忽视问题精密丝杠是精密机床、数控机床及其它精密机械与仪器的重要传动装置。天津脚手架租赁为起到将旋转运动转换为直线运动的精确传动作用，对精密丝杠的精度、刚度、耐磨性等均提出了较高要求。为减小残余应力的影响，丝杠毛坯须经球化退火处理，以获得稳定的球状珠光体组织；丝杠热变形的计算通常需要根据实际加工情况建立温度分布数学模型，但实际加工情况的复杂性(如持续放热移动热源)增加了数学建模难度。而基于能量守恒定律，采用平均线膨胀系数进行计算，则只需考虑热量含量相同的任一温度分布状况的热变形计算，可在保持原有精度的前提下大大简化数学模型，使丝杠热变形的计算变得简洁、方便。磨削加工丝杠时所产生的磨削热约有60%95%被传入被磨丝杠中。由于磨削速度极高，热量瞬间聚集在丝杠表面形成局部高温，随着砂轮沿丝杠轴向进给，热量向丝杠两端及内部传导，同时与丝杠表面的冷却介质发生对流换热。因此，丝杠磨削加工时的热量传播方式主要包括磨削表面所需表面能、残留于表面和磨屑中的应变能、砂轮的温升、丝杠内部的热传导、丝杠与冷却介质的对流换热等。在精密丝杠使用一段时间后，因残余应力释放引起的丝杠变形误差也不容忽视，为此必须对磨削加工引起的残余应力分布状况进行精确计算，并据此进行误差补偿。目前对磨削残余应力的研究多集中于对实验数据的分析，而从理论上确定磨削加工残余应力分布状况则是今后需要深入研究且具有应用价值的工作。为提高丝杠加工系统刚度，需采用高同轴度的跟刀架或导套等辅助支承。精密丝杠的热变形主要源于砂轮磨削加工产生的环状移动热源在丝杠上产生温度分布引起的热膨胀，因此在热变形数学建模中需考虑的因素有：磨削热形成的热源特征、热源的移动性、热量沿杆件的传导特征、热量的散热特征等。此外，加工后的残余应力对丝杠尺寸的影响也不容忽视。旋转伺服电机+滚珠丝杠的驱动方式随着直接驱动技术的发展，直线电机与传统的旋转伺服电机+滚珠丝杠的驱动方式的对比引起业界的关注。滚珠丝杠在使用方式中可能存在椅子质量性能方面的问题，需要根据市场情况和标准使用，得到良好的使用趋势。1845年英国人就已经发明了直线电动机，但当时的直线电动机气隙过大导致效率很低，无法应用。19世纪70年代科尔摩根也推出过，但因成本高效率低限制了它的发展。直到20世纪70年代以后，直线电机才逐步发展并应用于一些特殊领域，20世纪90年代直线电机开始应用于机械制造业，现在世界一些技术先进的加工中心厂家开始在其高速机床上应用，国外知名企业例如DMG、Ex-cell-O、Ingersoll、CINCI ATI、GROB、MATEC、MAZAK、FANUC、SODICK都陆续推出使用直线电机的高速高精加工中心。速度比较：速度方面直线电机具有相当大的优势，直线电机速度达到300m/min，加速度达到10g；滚珠丝杠速度为120m/min，加速度为1.5g。从速度上和加速度的对比上，直线电机具有相当大的优势，而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一