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滚珠丝杠切槽加工方法之CBN刀具硬车/硬铣效率高

发布日期:2020-05-26 17:52:58

导读:滚珠丝杠是一种高精度,高刚性的零件,广泛应用于各种机床中
        滚珠丝杠是一种高精度,高刚性的零件,广泛应用于各种机床中,由于在工作过程中,需精准的确定工作台坐标位置,将旋转运动转换成直线运动,而且还要传递一定的动力,所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。

为了获得较高的硬度和良好的耐磨性,抗冲击韧性,常采用热处理工艺来提高工件的硬度和性能。滚珠丝杠热处理后的硬度达到HRC60-62,主要以磨削工艺为主,但随着刀具和机床行业的发展,硬车、硬铣已成为当前机械加工工艺的主要研究对象,滚珠丝杠也不例外,越来越多的用户采用硬车或硬铣工艺对滚珠丝杠进行切槽加工。具体硬车/硬铣滚珠丝杠相较于磨削的优势如何?且看正文。

1硬车/硬铣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。

2、硬车滚珠丝杠切槽刀具选择及案例参数

硬车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刀具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。

6.jpg

加工案例如下:

 

3.jpg 

工件材质GCr15滚珠丝杠  
工件硬度:HRC60-62

刀片型号:BN-H10  
切削参数:Fr=0.1mm/r,Vc=150m/min,干切

刀具材质

表面粗糙度

BN-H10材质

Ra0.8  

某品牌PCBN刀片

Ra1.2-1.6

3、硬铣滚珠丝杠的刀具选择及案例参数

刀具是硬铣工艺关键要素之一,对铣刀的理解和研究十分重要,铣刀由刀体和刀片组成,目前,国内外广泛选用CBNPCBN为铣刀刀片材质,或者以CBN为基体,进行涂层处理等,刀体为优质硬质合金。

CBN材质通过焊接的方式安装在硬质合金基体上,之后安装在铣刀盘上面,通常旋风铣刀盘需要安装36把刀片,刀片齿形的一致性非常关键。

硬铣加工属于成形加工,从微观角度分析,滚珠丝杠螺纹滚道是由若干铣刀铣削的截面连续链接组成的曲面,其法向截面齿形与铣刀的齿形一致,当安装在铣刀盘上的几把铣刀齿形出现不一致的情况,如齿形的偏差、倒棱大小的差异等,势必导致相邻铣削截面的差异,造成丝杠滚道周期性波动,工件的精度及表面粗糙度必然受其影响。在生产和重磨旋风铣刀片过程中,要保证刀具的尺寸及齿形偏差方向的一致性。

4.jpg

BN-S20牌号和BN-H10牌号均可作为滚珠丝杠硬铣刀片材质,做成CBN成型刀,配合铣刀盘对滚珠丝杠进行硬铣削。

BN-H10CBN旋风铣刀适合参数如下:         

线速度V=150--180m/min;         

走刀量Fr=0.08-0.2mm/r;

吃刀深度0.2-0.3mm

刀具可重复修磨。

BN-S20CBN旋风铣刀适合参数如下:

线速度:V=70-90m/min

走刀量0.1-0.2mm/min

吃刀深度不受限制,根据机床刚性调整。

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