鄭 奇 李 兵 海黎瓊

（陜西漢江機(jī)床有限公司 陜西漢中723003）

滾珠絲杠副作為伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因其具有高效快速、零間隙高剛度傳動(dòng)、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對(duì)周邊環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，始終占據(jù)直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場。隨著我國工業(yè)體系開始向由大到強(qiáng)發(fā)展及“中國制造2025”的提出，滾珠絲杠行業(yè)迎來了重大的歷史機(jī)遇，作為螺紋磨床系列及滾珠絲杠副專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，合同量日益增加，特別在小螺距滾珠絲杠副系列表現(xiàn)尤為突出；如何滿足市場需求，縮短周期，成為我們“創(chuàng)新”關(guān)鍵點(diǎn)。

分析小螺距滾珠絲杠的整個(gè)加工流程，生產(chǎn)現(xiàn)場主要瓶頸為：螺紋滾道半精加工(該工序?yàn)榇慊鸷蠹庸?、零件硬度HRC60左右)。傳統(tǒng)的加工方法通常采用螺紋磨床進(jìn)行磨削，該方法具有很強(qiáng)的通用性，但其效率不高，加工中不易實(shí)現(xiàn)綠色制造，圍繞該問題，采用了在數(shù)控車床上進(jìn)行了硬車削復(fù)合加工方法，通過刀具的設(shè)計(jì)、刀具材料的選用及加工方法的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該類零件高效、綠色制造，現(xiàn)將這種方法分享給大家共勉。

1 復(fù)合車削方法的介紹

螺紋滾道加工示意圖，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

圖1 螺紋滾道零件圖

表1 螺紋滾道參數(shù)

1.1 零件加工方法的選用

1）傳統(tǒng)的加工方法：

選用S7432×1500螺紋磨床進(jìn)行磨削。螺紋粗加工工序所涉及的工步有粗開90°槽，半精磨螺紋和底徑槽加工，該過程使用的工藝參數(shù)為下表2所示。

表2 工藝參數(shù)

在砂輪選用必須考慮螺紋工件材料的特性、熱處理方法和特征、工件參數(shù)及精度質(zhì)量要求等因素，針對(duì)該類零件我們通過磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織及強(qiáng)度的考慮，最終確定了白剛玉（WA60# J砂輪進(jìn)行磨削。通過現(xiàn)場對(duì)批次20件加工統(tǒng)計(jì)，零件質(zhì)量合格，磨削效果良好，平均每件加工時(shí)間為235分鐘，需要更換3次修整器，將整個(gè)工序完成。

2）利用復(fù)合硬車削的加工方法：我們選用CK6140×1500數(shù)控車復(fù)合加工該工序。利用該方法首先進(jìn)行以下分析

工藝分析：它屬于細(xì)長軸類零件，表面硬度達(dá)到HRC60，滾道平行度小于0.015mm。如何快速實(shí)現(xiàn)本工序的加工，加工工藝安排尤為重要，在此過程中我們通過調(diào)整不同切削順序、切削量、頭架轉(zhuǎn)速等相關(guān)條件，終摸索出了比較可行的參數(shù)并實(shí)現(xiàn)硬車90°槽、硬車R圓弧槽、底徑開槽及齒頂?shù)菇?，工序合并加工?/p>

刀具分析：在此選用了 PCBN刀具進(jìn)行車削，因 PCBD刀具具有良好的“紅硬性”，切削淬火后的高碳鋼有很大優(yōu)勢(shì)。我們針對(duì)本工序四個(gè)工步的特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的刀片及刀柄。設(shè)計(jì)的基本原則一定要注意“抗震性能”，因?yàn)樵诖饲邢鬟^程中，每次刀具在切入工件時(shí)要承受較大的沖擊力，PCBN刀片雖然強(qiáng)度高，但相應(yīng)韌性較差，所以在此類刀柄都采用了防震刀柄，不但延長了刀具的使用壽命，而且提高了零件切削質(zhì)量。

1.2 復(fù)合車削方法幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

該方法加工小螺距螺紋過程中有幾點(diǎn)尤為重要，若選擇不當(dāng)會(huì)造成刀具成本的增加、零件質(zhì)量很難保證甚至?xí)?dǎo)致零件的報(bào)廢。

1）切削順序

整個(gè)工序包括4個(gè)工步（粗車90°槽、R圓弧、車底徑槽、齒頂?shù)菇牵?。在車削過程中，粗車 90°槽的切削量最大，隨著切削深度的增加，刀片所承受的切削力愈大，若不及時(shí)調(diào)整切屑量極易造成刀具的崩刃，若減少了切削量，加工時(shí)間就會(huì)增加。在實(shí)際車削中發(fā)現(xiàn)，單工步到達(dá)工藝尺寸非常困難，當(dāng)時(shí)進(jìn)刀量已經(jīng)降至0.02 mm，為此利用“交錯(cuò)車削”，效果非常明顯，既保證了每次合理的切削量也沒有增加車削刀數(shù)。例如，依托數(shù)控車床自動(dòng)換刀功能，最終形成了（粗車 90°—車 R圓弧—續(xù)車90°—齒頂?shù)菇恰m(xù)車R圓弧—車底徑槽）切削順序，通過單工步循環(huán)漸進(jìn)，保證每次車刀量穩(wěn)定在0.08～0.1mm之間，切削效果最好。

2）切削參數(shù)

包括每次的進(jìn)刀量、頭架轉(zhuǎn)速、每次換刀是加工的深度、以及四把刀在同一位置對(duì)刀點(diǎn)的設(shè)置。首先，要找到四把刀具如何對(duì)在同一位置的方法，一般情況可以在固定位置利用對(duì)刀器在同一點(diǎn)對(duì)每把刀進(jìn)行對(duì)刀后輸入機(jī)床，或者可以做專用工裝，讓刀具自動(dòng)定位，這樣只需要對(duì)一把刀具，其余由機(jī)床完成，這種方法對(duì)刀具、刀柄尺寸要求較為嚴(yán)格。其次，車削用量和頭架轉(zhuǎn)速及螺距之間關(guān)系匹配，不同系統(tǒng)，最大速度不同導(dǎo)致其頭架轉(zhuǎn)速不一樣，機(jī)床剛性、刀具的幾何參數(shù)也直接影響進(jìn)刀量，例如試驗(yàn)過程中，圖1零件在不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備上切削參數(shù)差別很大，A廠機(jī)床，頭架為670 r/min、平均進(jìn)刀量為0.15 mm，加工時(shí)間43 min。 B廠機(jī)床，頭架只能在500 r/min，平均進(jìn)刀量為0.1 mm.，加工時(shí)間55 min，因此可以試驗(yàn)調(diào)整。

3）跟刀架的使用

選擇2點(diǎn)式普通跟刀架，車削過程中工件容易震動(dòng)，導(dǎo)致車出的螺紋滾道部分，光潔度差、尺寸不穩(wěn)定、刀具容易崩壞、車削不平穩(wěn)、絲杠容易彎曲等問題，經(jīng)現(xiàn)場分析，發(fā)現(xiàn)在高速車削過程中，刀具阻力大、跟刀架磨損快（跟刀架與工件外圓滑動(dòng)摩擦）為主要原因。為此，通過現(xiàn)場驗(yàn)證試驗(yàn)，最終重新選擇了具有較好的耐磨性的跟刀架支撐塊材料，從而很好的解決了上述問題。

2 結(jié)語

該方法具體在使用中，根據(jù)被加工零件長度、螺距、直徑大小等因數(shù)進(jìn)行探索，只要找到它們之間的匹配關(guān)系，很容易達(dá)到事半功倍的效果。針對(duì)小螺距螺紋滾道復(fù)合車削方法，已經(jīng)推廣應(yīng)用，極大地減輕了生產(chǎn)壓力，零件尺寸一致性、質(zhì)量也得到提升，效率提升了3倍，效果非常明顯。