滚珠丝杠的加工工艺

1、滚珠丝杠的传统机械加工工艺

    滚珠丝杠一般属于批量生产，在要求质量，精度的同时需保证效率，其滚珠丝杠的传统机械加工工艺为：锻造—退火—切削加工（粗车，半精车外圆、螺纹）—热处理—磨削加工（粗磨，半精磨，精磨外圆、螺纹）—检验。中间有几次失效处理。

2、滚珠丝杠的新加工工艺（硬车削/铣削）

    采用车削/铣削工艺代替磨削工艺，对滚珠丝杠轴头，螺纹进行车削/铣削，效率显著提高。

    滚珠丝杠的新机械加工工艺为：锻造—退火—切削加工（粗车，半精车外圆、螺纹）—热处理—精加工（粗车外圆，螺纹）—检验。

3、硬车削/铣削加工滚珠丝杠的优势

    （1）一般情况下，车削的金属去除率是磨削的3-4倍，所消耗的能量只有磨削的1/5；

    （2）硬铣滚珠丝杠可比传统磨削工艺少3-5道工序，一次成型铣削，提高加工效率；

    （3）硬车滚珠丝杠表面光洁度同样可达到Ra0.4，采用修光刃，粗糙度变差的时间可进一步延长；如BN-H10 C25涂层CBN刀片使得硬车粗糙度变差的时间延长一倍；

    （4）硬铣工艺相较于磨削工艺，铣削速度高，进刀切削量较小，可避免磨削工艺进给量过大而带来的滚道退火问题，

    （5）硬车/硬铣滚珠丝杠都采用干式切削的加工方式，相较于磨削工艺更绿色环保，如果尺寸受温差影响较大，用户可选择风冷。

硬车削加工滚珠丝杠的CBN刀具材质介绍

     硬车削加工滚珠丝杠的刀具材质需具备较高的硬度，良好的耐磨性和强的抗冲击韧性等性能，根据以上要求推荐整体聚晶CBN刀片BN-S20材质，此材质采用纯陶瓷作为结合剂的CBN烧结体，经过高温高压合成，具有更好的抗冲击性能，其次CBN采用纳米级超细晶粒，使其耐磨性更优异。并且实现大余量切除，不仅省去了退火工序和二次淬火的工序，而且解决了磨削加工的难题。

    同时针对滚珠丝杠螺纹（滚珠丝杠切槽）部位的要求，推荐复合式CBN刀片BN-H10材质，此材质耐高温、耐磨性好，可根据滚珠丝杠要求定制刀片，使其效率得到大幅提升。保证0.003mm以内的齿形误差。

2、硬车削加工滚珠丝杠的CBN刀片切削参数范围

    硬车削加工滚珠丝杠分粗加工和精加工，一般轴头部位余量较大，选择整体聚晶CBN刀片BN-S20材质，如果余量小于0.5mm，则推荐复合式CBN刀片BN-H05等材质。具体切削参数如下表：

硬铣削滚珠丝杠CBN刀片优势

滚珠丝杠是一种典型的以磨削工艺为主的零件，研究其以铣代磨对于整个滚珠丝杠行业来说具有重要的意义。

    旋风铣铣削滚珠丝杠螺纹滚道为仿型铣削，通过安装在铣刀盘上的多把成形CBN刀具的高速旋转，逐层去除工件待加工部位材料，使滚珠螺纹滚道成形。

    铣削方式为顺铣，断续切削。

    旋风铣铣削螺纹过程是机床通过多轴连续运动形成空间螺纹曲面的过程，具体为：

    硬铣螺纹工艺是将螺纹滚道一次成形铣削，不仅减少了工序，而且不必反复修整刀具和校直，在一定程度上降低了螺纹加工所占时间份额，从而大大缩短了滚珠丝杠加工周期，提高了加工效率。

硬旋铣特别适用于半精加工较长的丝杠以及长径比大的丝杠，其特点有：

    （1）可以将螺纹滚道一次铣削成型，工件可直接进行精磨加工，减少了半精磨工序。

    （2）工件旋转速度较低，铣刀盘上装有多把铣刀，铣刀以180-240m/min的速度加工，生产效率比硬车削工艺更高。相对车削只有一把刀具参与切削，而铣削可以有多达12把刀具同参与切削加工，这样每把刀具上承受的切削抗力明显减少，工件震动、弯曲变形等也可避免。

    （3）旋铣的切削热量90﹪以上可以瞬间被铁销带走，切削热量不会传导给丝杠，丝杠滚道不会发生磨削时烧伤退火现象。

    （4）铣削时不需要冷却，不会产生油烟污染工作环境。

    （5）铣刀刃磨一次可切削螺旋线长度大约500m（相当于切削螺纹长度3000mm、螺距10mm的丝杠8-10根）。

    （6）铣刀相对车刀价格较高，刀片修磨复杂,但刀具厂家可提供刀片修磨服务。

拓展：磨削滚珠丝杠砂轮的修整滚轮

目前还有很多工厂采用磨削方式对滚珠丝杠进行加工，可达到Ra0.2以内的表面粗糙度。

  滚珠丝杠的螺旋水沟截断形状是单引号或双弧，工件之间的接触面积和磨大，磨削热是相对较大的，一般选择白刚玉砂轮粗粒度和硬度略软，尤其是大洞砂轮尤为理想。

经过长时间的磨削滚珠丝杠，砂轮也需要进行修整才能更好的保证滚珠丝杠的精度，此时HNT金刚石修整滚轮则派上用场，HNT金刚石修整滚轮是专门为了修整砂轮所研制的，属于非标产品，都是根据砂轮形状进行定制。滚珠丝杠行业常用的HNT金刚石修整滚轮如下图：