重型絲杠加工難點(diǎn)攻關(guān)

陜西漢江機(jī)床有限公司 （漢中 723003） 曾永力 閆篤政 馬宇理

前兩年我公司承接了兩根規(guī)格為φ 160mm×20mm×8 700mm的重型絲杠（見(jiàn)附圖）。在此之前，公司從未承接過(guò)這種大規(guī)格的滾珠絲杠及軸類零件的加工，對(duì)于此規(guī)格的滾珠絲杠，我們首次加工，加工中技術(shù)人員與生產(chǎn)工人共同合作，克服了重重困難，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，終于按期將產(chǎn)品交付給用戶，現(xiàn)將加工中難點(diǎn)攻關(guān)總結(jié)如下，以供大家參考，若有不妥之處，望多提出寶貴意見(jiàn)。

重型絲杠尺寸圖

1.工藝分析

該滾珠絲杠材料采用GCr15軸承鋼，公稱直徑φ160mm，長(zhǎng)度8 728mm，導(dǎo)程20mm，按照滾珠絲杠副承載要求，設(shè)計(jì)采用鋼球直徑15.081mm。加工的難度主要集中在零件重量大，零件重量約1 600kg，直徑大，長(zhǎng)度長(zhǎng)，導(dǎo)程相對(duì)小，選用鋼球大，零件要求淬硬層深，加工中因淬硬層深，對(duì)淬硬層深度要求又特別嚴(yán)，故熱處理難度大。同時(shí)隨著零件重量的增大，外圓及螺紋滾道的加工也成了難題。

2.工藝路線安排

毛坯預(yù)處理→粗車→調(diào)質(zhì)→半精車→除應(yīng)力→精車→淬火→磨削滾珠螺紋外圓及其他外圓→粗加工滾珠螺紋滾道→除應(yīng)力→半精加工滾珠螺紋滾道→探傷→除應(yīng)力→中心孔加工→磨削滾珠螺紋外圓→精加工滾珠螺紋滾道→時(shí)效→中心孔加工→磨滾珠螺紋外圓及其他外圓→精磨滾珠螺紋滾道。

3.加工難點(diǎn)及主要對(duì)策

（1）外磨 本零件精車后總長(zhǎng)8.73m、重量達(dá)1.7t，屬于大型零件，對(duì)外磨來(lái)講，大直徑零件的加工，工件的圓度和徑向圓跳動(dòng)難以保證。外圓磨削的基準(zhǔn)中心孔是零件加工的基準(zhǔn)，它的好壞直接影響到零件的精度，若基準(zhǔn)不好，則零件磨削質(zhì)量就難以保證。對(duì)于如此大的零件，中心孔的精度直接影響著零件的加工精度，要想達(dá)到工件圓度小于0.01mm，徑向圓跳動(dòng)小于0.02mm的工藝要求，關(guān)鍵是中心孔的加工，因絲杠直徑大，在中心孔機(jī)床上無(wú)法進(jìn)行中心孔的精加工，為保證零件的加工要求，我們?cè)谲嚧采喜捎枚啻窝心ブ行目字鸩教岣咂渚鹊姆椒ǎ庸こ龇弦蟮闹行目?，完全保證了后續(xù)加工，順利完成了零件的加工，具體方法如下：

加工基準(zhǔn)的研磨：由于受粗加工車床自身結(jié)構(gòu)及加工精度的限制，零件粗加工完成后，外圓錐度、圓度誤差較大，同時(shí)利用中心鉆直接加工的中心孔精度不高，若工件直接上外圓磨床磨削，外圓的圓度誤差將直接復(fù)映到工件上，造成加工后的工件外圓圓度誤差大，后道工序無(wú)法加工。針對(duì)這一情況，增加加工基準(zhǔn)的研磨工序，先對(duì)支撐外圓進(jìn)行拋研。拋研中，嚴(yán)格控制幾個(gè)支撐外圓尺寸一致性在0.01mm之內(nèi)，圓度公差在0.005mm之內(nèi)，表面粗糙度值Ra=0.2μm。然后對(duì)中心孔進(jìn)行精研，中心孔的研磨在CW6163×10m車床上進(jìn)行。研磨之前搭中心架于支撐外圓處，校正各基準(zhǔn)外圓的上母線、側(cè)母線在0.02mm以內(nèi)，搭中心架控制各支撐外圓處跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi)，開始精研兩端中心孔。

外圓磨削：外磨在M K1450×10m磨床上進(jìn)行。改變外圓支撐方式，加工采用兩頂尖上活，工件裝到機(jī)床后，中心架支撐在原研磨位置，校準(zhǔn)拋研后的外圓母線在控制范圍內(nèi)，再磨出其他支承外圓至工藝要求尺寸，移動(dòng)中心架到所磨位置，重新校正母線至要求，進(jìn)行外圓的磨削。如此多次重復(fù)以上步驟，逐步提高加工精度最終將絲杠外圓加工在工藝要求范圍內(nèi)。

（2）螺紋滾道的加工 絲杠設(shè)計(jì)采用φ15.081mm的鋼球，考慮到熱處理工藝及設(shè)備，工件采用整體淬火工藝后加工螺紋滾道，螺紋滾道的粗加工，若在螺紋磨床上磨削加工，單邊加工余量7mm左右。加之螺距20mm，圓弧R8.37mm，磨削過(guò)程中，砂輪接觸面積大，散熱不好，絲杠發(fā)熱厲害，極易產(chǎn)生磨削燒傷、磨削裂紋，導(dǎo)致螺紋滾道磨削退火，硬度降低，產(chǎn)生報(bào)廢。為了改善螺紋磨床磨削螺紋的不足，保證產(chǎn)品質(zhì)量及按期執(zhí)行合同。我們利用近幾年摸索的螺紋加工新方法，在10m車床上大膽采用CBN刀具進(jìn)行硬車削加工螺紋代替磨削加工的方法，順利完成了螺紋滾道的粗加工及半精加工、底徑開槽、齒頂?shù)菇堑裙ば?。具體如下：

對(duì)10m車床進(jìn)行加工前的改造：①冷卻水路改造。因絲杠過(guò)長(zhǎng)，不能懸空車削，要增加中心架，原有一路水管不夠用。在此基礎(chǔ)上，再增添一個(gè)冷卻泵，裝三通管，增加了兩路水管，這樣中心架支頭的冷卻、潤(rùn)滑問(wèn)題就解決了。②床頭箱交換齒輪及花鍵套軸承的改進(jìn)。由于絲杠自身重量太大，絲杠旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩過(guò)大，花鍵套發(fā)熱過(guò)快，為防止抱死打齒、導(dǎo)致螺紋爛牙，絲杠梗刀，無(wú)法正常連續(xù)工作。將花鍵套內(nèi)孔兩端鏜出，裝上兩組滾動(dòng)軸承，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)。

硬車削的準(zhǔn)備：①車刀采用立方氮化硼車刀，刀柄采用專用刀柄。②工藝方案采取分層加工螺紋先進(jìn)行粗加工、最后用專用R成形車刀精車螺紋，車至半精磨尺寸。③滾道車完后，接著車削底徑槽及螺紋的齒頂?shù)菇恰?/p>

螺紋滾道的精磨及終磨：螺紋滾道的精磨機(jī)終磨加工在我廠自行研制的SK7450×100十米數(shù)控螺紋磨床上進(jìn)行，在螺紋精磨前我們對(duì)中心孔進(jìn)行了精細(xì)研磨，中心孔研磨后，在十米外圓磨床上對(duì)工藝的輔助基準(zhǔn)——滾道外圓進(jìn)行了精密磨削，磨削結(jié)束后，安排熱處理工序、消除磨削應(yīng)力、重新精研中心孔及工藝輔助基準(zhǔn)——滾道外圓的精密磨削，最后進(jìn)行螺紋的終磨。

前道工序加工質(zhì)量的重視，熱處理工序的合理安排，磨削工藝參數(shù)的合理選用，加之在螺紋滾道的精加工及終加工中又采取了一些相應(yīng)的措施，最終成功完成了螺紋的精加工，保質(zhì)保量的給用戶交了貨。

4.結(jié)語(yǔ)

加工重型滾珠絲杠雖然存在一定的工藝難度，但只要我們發(fā)揚(yáng)三結(jié)合精神，想辦法、在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷創(chuàng)新，勇于尋求解決問(wèn)題的方法、思路，并付諸于實(shí)踐，一切問(wèn)題均會(huì)得到解決。通過(guò)以上重型滾珠絲杠的加工，摸索出了一套利用我廠現(xiàn)有設(shè)備加工重型滾珠絲杠及大型軸類零件中心孔、外圓磨削、螺紋加工的經(jīng)驗(yàn)，為我廠承接重型滾珠絲杠及大型軸類零件的加工奠定了基礎(chǔ)。