復(fù)雜零件加工工藝分析

臥式車床絲杠零件加工工藝學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解絲杠及其功用2．掌握絲杠加工特點3．掌握絲杠加工工藝分析方法4．掌握絲杠加工工藝過程編寫

臥式車床絲杠零件加工工藝

絲杠是細(xì)長柔性軸，如圖所示，它的長度L與直徑D的比值很大，一般為20～50，剛性較差，如SM8625車床絲杠的長徑比約為46，萬能螺紋磨床絲杠的長徑比約為21。

絲杠的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，加工比較困難。

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一、絲杠及其分類

絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標(biāo)位置，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，而且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求，如圖所示為滾珠絲杠副。

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機(jī)床絲杠按其摩擦特性可分為：滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。

滑動絲杠的牙型多為梯形，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在機(jī)床上應(yīng)用最為廣泛。

滾動絲杠分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠較滾柱絲杠摩擦力小，傳動效率高，精度也高，比較常用，但制造工藝比較復(fù)雜。

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靜壓絲杠有許多的優(yōu)點，常用于精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。

該絲杠螺紋可獲得良好油封及提高承載能力，但是調(diào)整麻煩，需要一套液壓系統(tǒng)，工藝復(fù)雜，成本較高。

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二、滑動絲杠的牙型特點

滑動絲杠的螺紋牙型大多采用梯形。梯形螺紋比三角形等螺紋牙型的傳動效率高，精度好，加工也比較方便。

標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋的牙型角α一般等于30o，但對于傳動精度要求高的絲杠，常采用15o

，牙型角α減小，絲杠中徑尺寸變化對螺距誤差的影響也隨之減小。

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三、絲杠的精度及技術(shù)要求

絲杠精度根據(jù)使用要求共分6級：4、5、6、7、8、9，精度依次降低。

4級目前為最高級，很少應(yīng)用；5級用于螺紋磨床、坐標(biāo)鏜床；6級用于精密儀器、精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床；7級用于精密螺紋車床及精密齒輪機(jī)床；8級用于一般機(jī)床，如臥式車床、銑床；9級用于刨床、鉆床及一般機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

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四、絲杠的材料

（1）具有優(yōu)良的加工性能，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力，對刀具磨損作用較小。

（2）抗拉極限強度一般不低于588MPa，能傳遞一定的動力。

（3）有良好的熱處理工藝性，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。

（4）絲杠材料的金相組織要有較高的穩(wěn)定性。

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五、絲杠螺紋的加工方法

絲杠螺紋加工常采用旋風(fēng)切削螺紋。

旋風(fēng)切削螺紋實質(zhì)上就是用硬質(zhì)合金刀具高速銑削螺紋。

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如圖所示外螺紋內(nèi)切法，裝在旋切頭中的硬質(zhì)合金刀具作高速旋轉(zhuǎn)，形成主切削運動。工件作緩慢旋轉(zhuǎn)，形成切削過程中的圓周進(jìn)給運動，旋切頭根據(jù)螺距或?qū)С萄剌S線方向縱向進(jìn)給。

臥式車床絲杠零件加工工藝圖所示為旋風(fēng)切削螺紋的外切法，原理與上述相似。

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六、定位基準(zhǔn)的選擇

加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓為輔助基面。但由于絲杠為柔性件，剛度很差，加工時外圓表面必須與跟刀架的爪或套相接觸，因此，絲杠外圓表面本身的圓度及與套的配合精度都特別重要。加工時應(yīng)在熱處理后先加工外圓，再加工螺紋，以加工后的外圓定位。這樣，終磨時外圓精度要求也相應(yīng)的提高。

臥式車床絲杠零件加工工藝

對于不淬硬的精密絲杠，熱處理后會產(chǎn)生變形。這一變形只允許用切削的方法加以消除，不準(zhǔn)采用冷校直。圖所示為光軸有δ的彎曲量，則需增加2δ加工余量。a）

b）

臥式車床絲杠零件加工工藝

七、絲杠的校直與熱處理

1．絲杠的校直（1）絲杠毛坯的熱校直

絲杠毛坯熱校直時，需要把它加熱到正火溫度860～900oC，保溫45～60min，然后放在3個滾筒中進(jìn)行校直，如圖所示。

1－升降滾筒2－絲桿毛坯

3－主動滾筒

臥式車床絲杠零件加工工藝（2）

絲杠的冷校直

1－校直前工件2、4－V形架4－硬木塊

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2．絲杠的熱處理

（1）材料為45鋼的普通絲杠，采用正火處理；對于不淬硬絲杠材料T10A或要淬硬絲杠材料9Mn2V，都采用球化退火。

（2）機(jī)械加工中的時效處理工序在機(jī)械加工過程中安排時效處理，目的是消除內(nèi)應(yīng)力，使絲杠精度在長期使用中穩(wěn)定不變。

臥式車床絲杠零件加工工藝

八、絲杠的加工工藝分析（1）不淬硬絲杠一般采用車削工藝，外圓表面及螺紋分多次加工，逐漸減少切削力和內(nèi)應(yīng)力；對于淬硬絲杠，則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的工藝。（2）在每次粗車外圓表面和粗切螺紋后都安排時效處理，以進(jìn)一步消除切削過程中形成的內(nèi)應(yīng)力，避免以后變形。（3）在每次時效后都要修磨頂尖孔或重鉆中心孔，以消除時效時產(chǎn)生的變形，使下一工序得以精確的定位。

臥式車床絲杠零件加工工藝（4）對于普通級不淬硬的絲杠，在工藝過程中允許安排冷校直工序；對于精密絲杠，則采用加大總加工余量和工序間加工余量的方法，逐次切去彎曲的部分，達(dá)到所要求的精度。（5）在每次加工螺紋之前，都先加工絲杠外圓表面，然后以兩端頂尖孔和外圓表面作為定位基準(zhǔn)加工螺紋。

臥式車床絲杠零件加工工藝如圖所示為臥式車床絲杠零件圖，生產(chǎn)方式為單件小批量生產(chǎn)，材料為40Cr鋼。試擬定加工工藝過程。

臥式車床絲杠零件加工工藝1.圖樣分析

（1）絲杠的相鄰螺距偏差為（12±0.006）mm。螺紋中徑對兩端中心孔公共軸的徑向圓動公差為0.16mm。（2）外圓￠40±0.008mm、

mm對兩端中心孔公共軸線的徑向圓跳動公差為0.02mm。（3）外圓￠55mm端面對兩端中心孔公共軸線垂直度公差為0.02mm。（4）主要外圓的表面粗糙度值為Ra0.8um，螺紋大徑及齒面的表面粗糙度值為Ra1.6um。

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2.工藝分析

1）由于工件長度較長，車削前必須將尾座套筒的軸線找正到與主軸軸線同軸。車削方法采用由主軸向尾座方向進(jìn)給（即反向車削法），減小車削時的振動和彎曲變形。

2）在調(diào)質(zhì)處理時，因垂直吊裝的需要，故在工序中安排鉆工藝孔￠10mm。

臥式車床絲杠零件加工工藝3）為保證傳動絲杠精度在長期使用中的穩(wěn)定不變，在加工中安排二次低溫時效，一次安排在半精車之后，另一次安排在粗車螺紋后。4）粗車、半精車外園及粗車T55×12螺紋時，采用一端夾住、一端用回轉(zhuǎn)頂尖頂住，并用跟刀架支撐。5）為防止絲杠彎曲變形，每道工序加工完畢后放置時，應(yīng)垂直吊掛。

臥式車床絲杠零件加工工藝車床絲杠加工工藝過程序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1

下料￠62mm×2410mm外圓2車一端卡盤裝夾，一端用中心架支撐(1)車一端面，車平即可(2)鉆一端中心孔(3)粗車外圓￠55mm、￠mm及Tr55×12螺紋大徑至￠60mm(4)粗車外圓￠40±0.008mm至￠44mm，長度尺寸60mm(5)調(diào)頭車外圓￠60mm外圓3鉗在無中心孔一端距離端面15mm處，￠60mm外圓上劃線鉆￠10mm工藝孔外圓4熱處理調(diào)質(zhì)處理235HBW要求:全長徑向圓跳動誤差不大于lmm—

臥式車床絲杠零件加工工藝

車床絲杠加工工藝過程5車一夾一頂裝夾并用跟刀架1）(1)車外圓￠55mm、￠mm及T55x12螺紋大徑￠mm至￠55.8mm×2395mm(2)車外圓（￠40±0.008）mm至￠40.6mm長度尺寸61mm，調(diào)頭，一端夾住，一端用中心架支撐(3)車端面，取長度尺寸2330mm（即2330=2390－60）(4)倒角C1(5)鉆B型中心孔￠4mm，表面粗糙度值Ral.6um用回轉(zhuǎn)頂尖頂頂住，移動中心架位置(6)車外溝槽￠40mmx15mm，控制長度尺寸200mm(7)兩側(cè)槽口倒角C1<1.5(8)調(diào)頭，車至總長尺寸（2390±1）mm(9)鉆中心孔￠4mmB型，表面粗糙度值Ral.6um(10)用回轉(zhuǎn)頂尖頂住，并用中心架支撐，車溝槽3mmx0.5mm(11)倒角C1外圓、中心孔

臥式車床絲杠零件加工工藝車床絲杠加工工藝過程6熱處理低溫時效處理要求:校直全長徑向圓跳動誤差不大于03mm

7車一端夾住，一端用中心架支撐修研兩端中心孔外圓8磨裝夾于兩頂尖間，用中心架支撐粗磨外圓￠55mm、￠mm及Tr55×12螺紋大徑￠mm至￠55.4mm要求:1）圓柱度誤差不大于0.02mm2）全長徑向圓跳動誤差不大于0.03mm兩中心孔9車一端夾住，一端頂住，找正外圓徑向圓跳動不大于0.05mm，并用跟刀架支撐

粗車Tr5x12螺紋。外圓表面、中心孔

臥式車床絲杠零件加工工藝車床絲杠加工工藝過程10熱處理低溫時效處理要求:校直全長徑向圓跳動誤差不大0.2m。雙中心孔11車一端夾住，一端用中心架支撐（兩次裝夾）修研兩端中心孔外圓12磨兩頂尖間裝夾，中心架支撐（1）磨Tr55×12螺紋大徑￠mm、外圓大徑￠