根據(jù)絲杠在機(jī)械上所起的作用、對(duì)精度的要求以及它隨載荷的大小,可分為普通絲杠(梯形絲杠精度為7~9級(jí),滾珠絲杠為D~H級(jí))和精密絲杠(梯形絲杠精度6級(jí)以下,滾珠絲杠為C級(jí))。根據(jù)熱處理情況又可分為淬硬絲杠(硬絲杠)和不淬硬絲杠(軟絲杠)。絲杠材料首先要嚴(yán)原材料的驗(yàn)收,應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)逐項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn),特別是原材料的表面質(zhì)量(主要是對(duì)原材料的外觀、形狀、表面缺陷)檢驗(yàn)、化學(xué)成分檢驗(yàn)和內(nèi)部質(zhì)量(即內(nèi)部組織缺陷,如疏松、夾渣、偏析、脫碳等)檢驗(yàn),合格后方能投產(chǎn)。
普通精度軟絲杠,應(yīng)用很普遍,如機(jī)床上7~8級(jí)的定位絲杠、手動(dòng)進(jìn)給絲杠等,由于其加工方便、制造成本低,故對(duì)使用材料的性能要求不高,多用于一些覺(jué)的中碳碳鋼和中碳低合金鋼。
對(duì)于高精度精密軟絲杠,其精度在6級(jí)以上、硬度在35HRC以下的精密絲杠,多用于輕載荷、工作頻率低、潤(rùn)滑條件好的結(jié)構(gòu)中。它常用碳含量較高的鋼,如T10A、T12A等,它對(duì)材料的要求,除與普通精度軟絲杠相似的條件外,還要求材料的磨削加工性能好、不易磨焦表面、產(chǎn)生磨裂的敏感性低、磨削表面粗糙度低等。
對(duì)于高精度精密硬絲杠而言,要求其心部具有一定的強(qiáng)度和朔韌性,表面滾道要有高硬度(一般為58~63HRC),以保證有足夠的承載能力,能夠帶動(dòng)很重的載荷作自由的精確運(yùn)動(dòng),這就要求所使用材料的抗拉強(qiáng)度要達(dá)到700~1000Mpa,還應(yīng)有一定的韌性和精度穩(wěn)定性,工件在制造過(guò)程中還要求有良好的冷熱加工的工藝性能。
梯形絲杠用材:
①普通精度(指7~9級(jí))絲杠對(duì)于輕載荷常用非合金中碳結(jié)構(gòu)鋼(如45、50鋼)制造,經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)處理,或用冷軋易切削鋼(如Y45MnV)直接機(jī)械加工而成。對(duì)于有耐磨性要求的可選用調(diào)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼(如45、40Cr鋼),制造,經(jīng)氮碳共滲處理后直接使用。用于測(cè)量、受力不大的絲杠可選用調(diào)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼(如45、40Cr鋼),經(jīng)感應(yīng)加熱表面淬火后使用。
②高精度(指6級(jí)以上)絲杠對(duì)輕載荷常用非合金(碳素)或低合金工具鋼(如T10A、T12A或9Mn2V、CrWMn鋼)制造,經(jīng)調(diào)質(zhì)或球化退火處理。對(duì)工作頻繁的絲杠常用低合金工具鋼(如9Mn2V、CrWMn鋼)制造、整體淬火,還可采用高級(jí)滲氮專用鋼(如38CrMoA1A、35CrMo鋼)制造并經(jīng)滲氮處理,用于承受較高溫度場(chǎng)合。對(duì)要求耐磨的小規(guī)格絲杠可用滲碳低合金鋼(如20CrMnTi鋼)制造,經(jīng)滲碳+淬火+低溫回火后使用。對(duì)于在高溫下工作的絲杠可采用沉淀硬化不銹鋼(如0Cr17Ni4Cu4Nb)制造,經(jīng)固溶+時(shí)效處理后使用。
滾珠絲杠用材:
①低精度、輕載荷滾珠絲杠可選用非合金(碳素)結(jié)構(gòu)鋼(如45、50鋼)制造,經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)處理;有些可選冷軋成形鋼(如冷軋60鋼)直接使用。
②高精度、重載荷滾珠絲杠多選用低合金工具鋼(如9Mn2V、CrWMn鋼)和滾動(dòng)軸承鋼(如GCr15、GCr15SiMn鋼)制造,采用感應(yīng)加熱表面淬火,也有采用火焰加熱表面淬火或整體淬火的。
③小規(guī)格滾珠絲杠習(xí)慣性選用滲碳鋼(如20CrMnTi鋼),經(jīng)滲碳+淬火+低溫回火后使用。
④某些熱處理時(shí)易變形的高精度滾珠絲杠可選用專用滲氮鋼(如38CrMoA1A鋼)制造,經(jīng)滲氮處理后使用。
⑤在腐蝕性和高溫環(huán)境下工作的滾珠絲杠可選用沉淀硬化不銹鋼(如1Cr15Co14Mo5VN、0Cr17Ni4Cu4Nb鋼)制造,經(jīng)固溶處理+時(shí)效處理后使用。
滾珠螺母和反向器用材:
①滾珠螺母用材主要是低合金刃具鋼(如GCr15、CrWMn鋼)等,經(jīng)整體淬火(硬度為60~62HRC)后使用。
②反向器用材主要有GCr15、CrWMn、20CrMnTi、40CrMo、40Cr等,經(jīng)整體淬火,硬度為58HRC;經(jīng)離子滲氮(滲層深度為0.3~0.4mm),硬度500~550HV,視鋼種而異。
滾珠絲杠副各部件(包括螺母、絲杠、鋼珠)一般用高碳鉻軸承鋼GCr15,要求高一些的用GCr15SiMn。(相見(jiàn)GB/T18254-2002高碳鉻軸承鋼)
兩者的區(qū)別在于,前者的Si含量是0.15%~0.35%,Mn含量是0.25%~0.45%;后者的Si含量是0.45%~0.75%,Mn含量是0.95%~1.25%。
Si和Mn的含量高,硬度、強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能好,產(chǎn)品的剛性和精度也就高些,價(jià)格也更貴。
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