注塑復印成型法在梯形絲杠與螺母配合中的應用

張曉璐 吳曉亮

（漢川機床集團有限公司，陜西漢中 723003）

現(xiàn)有梯形絲杠與絲杠螺母的配合精度主要依靠絲杠和絲杠螺母的加工精度。但在加工中，絲杠的加工較絲杠螺母簡單，主要以先車削后磨削的工藝過程來實現(xiàn);而絲杠螺母為內(nèi)螺紋牙，一般采用先車（或鏜孔）后研合的工藝過程來實現(xiàn)，無法采用磨削處理，很難得到很好的研合度——在實際生產(chǎn)中一般只能達到40%左右的研合度，且加工和研合完后的絲杠和絲杠螺母會產(chǎn)生較大的傳動間隙，會形成較大的回程誤差（即反向間隙）。在傳動過程中絲杠與絲杠螺母也很難實現(xiàn)較好的同軸度，這就致使絲杠和絲杠螺母形成帶有一定偏心的傳動關系，對于精度要求較高的機械傳動是無法適用的。為得到較高的傳動精度，就必須采用高精度的加工設備和加工工藝，這使我們不得不面對高額的加工成本，這對于小批量及單件加工都是很不適用的。而現(xiàn)有的梯形絲杠螺母大都采用鋼套內(nèi)鑄銅芯結構，以提高絲杠螺母的耐磨性和進給速度。但絲杠螺母的內(nèi)螺紋牙部為鑄銅材料，不能發(fā)揮鋼套中鋼材料的高剛性和高強度優(yōu)勢，可以說是“熊掌與魚不可兼得”。

1 解決方法

為了使梯形絲杠與螺母在配合中具有像鑄銅一樣耐磨，快速進給，又要發(fā)揮鋼套中鋼材料的高剛性和高強度，同時又要具有高研合度、小的回程間隙誤差和高的同軸度等性能，我們采用注塑復印成型法來實現(xiàn)梯形絲杠與螺母的高精度配合。具體實施方法如圖1。

在實施注塑復印成型法來實現(xiàn)梯形絲杠與絲杠螺母的配合時，需要先加工一件所需精度的絲杠和一件大致加工出齒形的鋼螺母（螺母與絲杠之間確保有1 mm空隙用于注入減摩涂層膠，且螺紋面要求Ra12.5 μm的粗糙度即可）。值得注意的是:需提前在絲杠螺紋面涂上脫模膠，然后用支架將絲杠與絲杠螺母按其裝配位置固定，再將減摩涂層膠通過注膠孔注人絲杠與絲杠螺母之間的間隙，待減摩涂層膠凝固24 h后取掉密封橡膠即實現(xiàn)我們所需要的絲杠螺母了。

采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副具有研合度高于60%的特點，因此采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副正反雙向受力均勻，承載力較大，工作性能平穩(wěn)。采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副的內(nèi)圈注有減摩涂層膠，因此其耐磨性能較一般梯形絲杠螺母副好（較滾珠絲杠副差），同時采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副還保留了一般梯形絲杠螺母副的自鎖性，在可靠性能方面又比滾珠絲杠副要好。在追求現(xiàn)代工業(yè)綠色環(huán)?？稍偕矫妫@種注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副也具有很好的優(yōu)勢。因為采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副的內(nèi)圈注有減摩涂層膠，在需要更換因磨損而報廢的梯形絲杠螺母時，我們可以將原有減摩涂層膠去除后再次實施注塑復印成型法來實現(xiàn)梯形絲杠與螺母的配合，而不需要重新加工一件梯形絲杠螺母，即可實現(xiàn)節(jié)工省料的效果，對于現(xiàn)場返修這種方法就更適用。如果我們現(xiàn)有的梯形絲杠螺母副均采用這種方法來實施，那將為社會節(jié)約至少50%的功耗和能耗，也是為我們創(chuàng)造的一大筆財富。

2 設計與驗算

采用注塑復印成型法實現(xiàn)的梯形絲杠螺母副還具有高精度方面的優(yōu)勢。我們選用注塑可賽新TS316減摩涂層，其特點為中粘度，立面不流淌，具有優(yōu)異的耐磨性，防爬行性能優(yōu)良，適合復印成型法的減摩涂層。其機械性能如表1所示?，F(xiàn)以圖2所示梯形螺紋齒面受力來分析本實施方法的精度性能。

這里以T611系列機床用梯形絲杠T44×16/2－9為例，其分度圓直徑D=44 mm，螺距T=8 mm，導程P=16 mm，壓力角 α=15°，最高轉(zhuǎn)速Nmax=112 r/min，可承受軸向力Ft=8 000 N，絲杠的許用速度［v］為1.5～6 m/s，絲杠的最高線速度為

該絲杠滿足使用要求。

（1）分析梯形齒面受力

由圖2可知:

（2）校核梯形齒面抗壓能力

齒面接觸寬度b=9 mm，絲杠螺母螺旋圈數(shù)n=15圈，其受力面積S為

梯形齒面承受壓力為

由表1可知其抗壓強度遠小于涂層抗壓強度98 MPa，因此滿足使用要求。

（3）校核其使用壽命

由表1可知其磨損率μ=1．42×10－8mm3/N·m，假設允許磨損0．03 mm厚（9級梯形絲杠螺距誤差為0．13 mm），由磨損公式計算可連續(xù)運行時間t為

即其在滿負荷24 h工作狀態(tài)下可連續(xù)運行213.5天，大概7個月左右，而在同等使用條件下，我廠現(xiàn)有梯形絲杠螺母副通常使用壽命一般僅為3個月左右，因此滿足設計使用要求。

表1 TS316涂層材料主要機械性能

3 結語

通過上述在梯形絲杠螺母副的配合中采用注塑復印成型法的設計和驗算，我們不難發(fā)現(xiàn)用注塑復印成型法在梯形絲杠螺母副的配合中不僅研合度高，精度高，而且加工工藝簡單，真正實現(xiàn)節(jié)工省料、綠色環(huán)保的效果。

［1］吳宗澤．機械設計師手冊（上冊）［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2002．

［2］JB2886－1992．機床梯形螺紋絲杠、螺母技術條件［S］．機械電子工業(yè)部，1992－7－1．