随着高速加工技术的持续发展,机床进给速度不断提升。要实现较高的进给速度,可通过提高驱动丝杆转速或增大丝杆导程两种途径,但丝杆转速提升会受限于滚珠丝杆副的临界 dN 值(其中 d 代表滚珠丝杆副的公称直径,单位为 mm;N 代表滚珠丝杆副的转速,单位为 r/min)。当前,日本 THK 滚珠丝杆副主要依靠增大导程来提高进给速度,这无疑增加了其加工制造的难度。
1. 车削加工
车削是最早应用于滚珠丝杆副螺母加工的方法,其典型工艺路线为: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。不过,采用该方法加工出的螺母精度较低,无法满足高精度要求,通常还需在此基础上进行精磨或研磨处理,才能达到预期的高精度标准。
2. 圆弧滚道拉削加工
结合圆弧滚道的结构特点,行业内采用了 “拉削滚道→淬火处理→研磨抛光滚道” 的工艺方案,选择该方案的原因如下:
拉削丝锥在作业时承受拉力,可有效避免刀具出现弯曲变形问题;(注:原文中 “东莞 THK 滚珠丝杆型号” 与本部分工艺说明无关,已剔除)
拉削丝锥属于成形刀具,设计流程简单、制造难度低,无需计算螺旋升角对刀具廓形产生的影响;
拉削丝锥的切削方式更为合理,加工精度和表面质量均更优,能减少后续研磨抛光工序的加工余量;
操作流程简便,加工质量稳定性强,同时可降低操作人员的劳动强度。
总体而言,采用拉削丝锥拉削成型的方式加工丝杆螺母滚道,更适合我国滚珠丝杆副生产厂家的中、小批量生产场景,具备较强的实用性。但该加工方法的效率偏低,难以满足现代化大规模生产的需求。
3. 铣削加工
随着硬体内旋风铣削机床在滚珠丝杆制造领域的成功应用与推广,近年来高速硬体内螺纹旋风铣削机床也随之推出。该设备突破了传统螺纹滚道的加工原理,其刀杆无需偏转,而是与螺母轴线保持平行,且能使成形刀的切削面与滚道的法向截面完全重合,最终铣削出的滚道截形与成形刀具的截形完全一致。此外,该加工方法还具备高速硬体切削的各类优势特性。