滚珠丝杠的加工工艺及华菱超硬刀具加工滚珠丝杠的效果
时间：2015-06-17 阅读：247
滚珠丝杠是工具机和精密机械上zui常使用的传动元件，其主要作用是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和率的特点。由于具有小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种机械精密机床和工业设备。
一、滚珠丝杠的特点及材料的选择
1、滚珠丝杠的特点：（1）摩擦损失小，传动效率高；（2）精度高；（3）轴向刚度高；（4）不能自锁、具有传动的可逆性。
2、滚珠丝杠材料的选择是保证滚珠丝杠质量的关键，一般要求是：
（1）好的加工性能，磨削时不容易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小；
（2）抗拉极限强度一般不低于588mpa；
（3）有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。常用的中国牌号有40CrM0或GCr15等，热处理后的硬度一般在HRC60以上；
（4）材料硬度均匀，金相组织符合标准。
二、滚珠丝杠的机械加工工艺
滚珠丝杠一般属于批量生产，在要求质量，精度的同时需保证效率，但滚珠丝杠的机械加工工艺为：锻造—退火—切削加工（粗车，半精车外圆、螺纹）—热处理—磨削加工（粗磨，半精磨，精磨外圆、螺纹）—检验。中间有几次失效处理。
滚珠丝杠经过热处理后的硬度一般在HRC60以上，常采用磨削方式加工外圆、螺纹来保证其尺寸要求和精度要求。但磨削效率太低；再一个加工难题就是断续车削去除滚珠丝杠两头螺纹，在硬车轴承座时余量大硬度高，需先退火之后再进行加工，以上两种难题对机械制造商来说造成了效率低下。
随着切削技术的不断发展，人们研制出可“以车代磨”的刀具材料—立方氮化硼刀具，传统的立方氮化硼刀具在粗车加工滚珠丝杠滚道时和滚珠丝杠之间具有一定的压应力，并且立方氮化硼刀具的主副偏角均切削，造成刀具容易崩口，碎裂。直到华菱超硬研制出非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号（如下图），使粗车滚珠丝杠刀具容易崩口，碎裂的问题得到解决。
华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号加工滚珠丝杠的优势：（1）硬度高，耐磨性和耐热性好；（2）抗冲击性强，避免了刀具崩口，碎裂的问题；（3）高速切削效率高；（4）干式切削减少环境污染；（5）刀具寿命长，一般是传统立方氮化硼刀具的1.5-2倍。
下面就简单介绍一下华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S20牌号加工滚珠丝杠案例。
三、华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S20牌号加工滚珠丝杠的案例
（1）BN-S20牌号加工滚珠丝杠案例（如下图）：
加工零件：滚珠丝杠
加工材料：中国牌号42CrMo或GCr15；
硬度：HRC60-62;
加工工序：淬火后精车；
加工刀具：BN-S20 SNGN090404
BN-S20 CNGN120708（轧制丝杠）
切削参数：ap=4.5mm，Fr=0.1mm/r，Vc=90m/min。
加工方式：干式切削
加工效果：与陶瓷刀具相比（如下图）：在切削速度高于陶瓷刀具38%，吃刀深度高于陶瓷刀具8倍的基础上，华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S20牌号正常磨损，而陶瓷刀具zui终碎裂。
（2）华菱超硬立方氮化硼刀具BN-S20牌号车削轧制滚珠丝杠轴承座两端案例：
加工零件：滚珠丝杠轴承座
硬度：HRC60以上
加工工序：粗车轴承座两端
刀具牌号：BN-S20 CNGN120708（如下图）
切削参数：ap=8mm，Fr=0.1mm/r，Vc=70-120m/min（根据机床刚性调整）。
加工方式：干式切削。
加工效果：刀具成本降低(每根滚珠丝杠的加工成本在0.5元左右)，并且节约了退火工艺和加工时间。
延伸阅读：华菱提供如下难加工材料和率加工方面的刀具产品及解决方案：
1，高硬度铸铁/铸钢的加工,如:高铬铸铁、白口铸铁、镍硬铸铁等高硬度合金铸铁，高锰钢等耐热耐磨钢的粗加工和精加工【可拉荒粗车有夹砂、气孔的铸件毛坯】
2，热处理后的高硬度工件加工,如:淬硬轴承钢、渗碳钢、氮化钢、工具钢、模具钢热后硬切削，可断续切削【刀片的韧性和耐磨性能优异；单边背吃刀量ap可达7.5mm，可加工HRC45-HRC79之间的高硬度钢件】
3，其他难切削材料类：高温合金、粉末冶金，难熔合金及碳化钨，镍基，钴基合金的加工以及热喷涂喷焊件的硬面加工【可订做非标，来图来样加工】
4，普通灰口铸铁、珠光体球墨铸铁的高速切削【刀具寿命是合金刀具寿命的10-20倍】