随着高速加工技术的不断进步,机床进给速度持续攀升。要获得较高的进给速度,可采取提高驱动丝杆转速或增大丝杆导程两种方式,但丝杆转速的提升会受到滚珠丝杆副临界 dN 值的制约(其中 d 指滚珠丝杆副的公称直径,单位为 mm;N 指滚珠丝杆副的转速,单位为 r/min)。现阶段,日本 THK 滚珠丝杆副主要通过增大导程来提升进给速度,这一做法使得其加工制造难度相应增加。
1. 车削工艺
车削是最早用于加工滚珠丝杆副螺母的工艺手段,其常规加工流程为:下料→锻造成型→粗车外圆→调质处理→铣削各平面→去除毛刺→钻铰各孔→车内孔→精车滚道。然而,采用该工艺加工出的螺母精度较差,无法满足高精度使用需求,必须在此基础上进一步开展精磨或研磨工序,才能使螺母精度达到要求标准。
2. 圆弧滚道拉削加工
针对圆弧滚道的特性,行业内采用了 “拉削滚道→淬火处理→研磨抛光滚道” 的工艺路线,选择该路线的原因如下:
① 拉削丝锥在工作过程中承受拉力,能够有效避免刀具发生弯曲变形;
② 拉削丝锥属于成形刀具,不仅设计简便,制造难度也较低,省去了因螺旋升角影响刀具廓形变化而进行的计算工作;
③ 拉削丝锥的切削方式科学合理,加工精度与加工表面质量均处于较高水平,可大幅减少后续研磨抛光工序的加工余量;
④ 该工艺操作简便,加工质量稳定性强,同时能降低操作人员的劳动强度。
采用拉削丝锥拉削成型的方式加工丝杆螺母滚道,较为适配我国滚珠丝杆副生产厂家的中、小批量生产场景,具有良好的实用性。但该工艺存在加工效率低的短板,难以满足现代化大规模生产的需求。
3. 铣削工艺
随着硬体内旋风铣削机床在滚珠丝杆制造领域成功应用并逐步推广,近年来高速硬体内螺纹旋风铣削机床也应运而生。该设备打破了传统螺纹滚道加工原理,其刀杆无需偏转,而是与螺母轴线保持平行,且能让成形刀切削面与滚道的法向截面精准重合,最终铣削出的滚道截形与成形刀具的截形完全一致。此外,该铣削工艺还具备高速硬体切削的各项典型特点。