丝杠加工工艺

摘要本次课题设计的主要内容是Y7520W丝杠的工艺设计，丝杠是数控机床不可缺少的部件，它在车床中起着非常重要的作用，在丝杠的工艺设计过程，首先对丝杆进行工艺分析，如丝杠的结构和特点，围绕着丝杆加工工艺，参阅有关资料，设计加工过程，如工艺基准的选择，工艺路线的选择及拟定工艺过程的编制，如加工应注意的问题，其次根据工艺分析出丝杆的机械加工过程，其次根据工艺分析进行机械加工，工艺过程编制对应加工所需的的工艺图，本设计的重点是工艺过程和工艺的编制安排，根据设计图纸上的安排进行合理安排工艺，其中包括加工方法的选择，刀具的选择，加工余量和精度尺寸的确定，本论文讨论了丝杠从毛坯到成品的加工工艺，分析了丝杠的加工过程和工序合成工程，最后列举了丝杆的加工工艺。

关键词；丝杠设计，加工工艺，加工余量目录摘要 (1)前言 (5)第1章零件的分析 (6)1.1 零件的作用 (6)1.2 零件的结构简介 (6)1.2.1 丝杠的分类 (6)1.2.2 丝杠的结构特点及技术要求 (6)1.2.3零件的加工工艺分析 (7)第2章工艺规程的设计 (8)2.1 确定毛坯材料 (8)2.2 基面选择 (8)2.3 拟定丝杆的工艺路线 (9)2.4 填写工艺卡片 (9)2.5 确定工序尺寸 (12)2.6 细长轴工件安装 (12)2.6.1 在双顶尖间或一夹一顶安装工件 (12)2.6.2 用中心架加工工件时装夹和找正 (12)2.7 机床、刀具、夹具、量具的选择 (13)2.7.1 机床的选择： (13)2.7.2刀具的选择： (13)2.7.3 夹具的选择： (13)2.7.4 量具的选择： (14)设计小结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)前言在实际生产中，要要完成零件的加工，通常需要铁件车铣刨磨钳热处理等多种步骤，而其最基本的、最冷的工种就是车工，然而车工在加工中，很多零件时配合的，这时就要车丝杠。

丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面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。

所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。

本次设计是Y7520w丝杠的加工工艺设计，首先要熟悉丝杠的结构及设计思想，完成零件的绘图，再结合已学的专业知识分析丝杠在机床中的功能及装配位置关系，讨论，分析零件总体设计的合理性，经济性，加工性能，所需采用的热处理工艺和装配的合理性等，根据所给零件的技术要求，选择合理的毛坯形式，进行工艺分析，对总体工艺过程进行合理的规划，在老师指导下，编制工艺的、分析文件，查阅加工所需设备信息，选用加工设备，在工艺分析的基础上制定合理的工艺路线，编制加工工艺过程，编制详细到底加工工序并绘制加工零件图，最后编写设计说明书。

通过本次设计，使我们对机械加工工艺有了更加深刻的了解和认识，把以前学过的理论知识初步与实际结合，为毕业以后从事工艺方案设计及零件机械加工打下坚实的基础，并且进一步了解机床的组成，结构，为以后工作打下一定基础。

毕业设计是集理论知识与实际技能训练于一体的一次全面性的应用，通过此次设计，应达到如下要求：1..掌握各种丝杠车削的方法.2.掌握丝杠的组成结构、工作原理.3.能够熟练的掌握丝杠加工过程中有关计算的方法，并能正确查找有关的技术手册和资料.4.能合理的选择零件的定位基准；掌握工件的定位，夹紧的基本原理和方法.5.能分析零件的加工工艺，尽可能采用选的工艺.6.能独立地制定丝杠的加工工艺.第1章零件的分析1.1 零件的作用丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面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。

所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。

1.2 零件的结构简介1.2.1 丝杠的分类机床丝杠按其摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。

由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。

滑动丝杠的牙型多为梯形。

这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。

滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。

滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。

静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。

其纹牙与标准梯形螺纹牙形相同。

但牙形高于同规格标准螺纹1.5～2倍，目的在于获得好油封及提高承载能力。

但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。

1.2.2 丝杠的结构特点及技术要求（1）丝杠结构的工艺特点丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为20～50，刚性较差。

结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。

（2）精度等级在国家标准GB785－65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。

共有五项基本参数：即外径d、内径d1、中径d2、螺距t及牙形半角α/2。

由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB2886－81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。

各级精度丝杠应用范围如下：4级为目前最高级，一般很少应用；5级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。

一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。

精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。

前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。

滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。

（3）技术要求对于丝杠的技术要求可分为如下几项：①精度等级；②表面粗糙度；③单个螺距允差和定长上的累积允差；④中径圆度允差；⑤外径相等性允差；⑥外径圆跳动允差；⑦牙形半角允差；⑧中、外、内径允差等项。

1.2.3零件的加工工艺分析丝杠加工中，中心孔是定位基准，但由于丝杠是柔性件，刚性很差，极易产生变形，出现直线度、圆柱度等加工误差，不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求，加工时还须增加辅助支承。

将外圆表面与跟刀架相接触，防止因切削力造成的工件弯曲变形。

同时，为了确保定位基准的精度，在工艺过程中先后安排了三次研磨中心孔工序。

由于丝杠螺纹是关键部位，为防止因淬火应力集中所引起的裂纹和避免螺纹在全长上的变形而使磨削余量不均等弊病，螺纹加工加工采用“全磨”加工方法，即在热处理后直接采用磨削螺纹工艺，以确保螺纹加工精度。

由于该丝杠为单件生产，要求较高，故加工工艺过程严格按照工序划分阶段的原则，将整个工艺过程分为五个阶段：准备和预先热处理阶段，粗加工阶段)，半精加工阶段，精加工阶段，终加工阶段。

为了消除残余应力，整个工艺过程安排了四次消除残余应力的热处理，并严格规定机械加工和热处理后不准冷校直，以防止产生残余应力。

为了消除加工过程中的变形，每次加工后工件应垂直吊放，并采用留加工余量分层加工的方法，经过多道工序逐步消除加工过程中引起的变形第2章工艺规程的设计2.1 确定毛坯材料丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是：(1) 具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。

(2) 抗拉极限强度一般不低于588MPa。

(3) 有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。

(4) 材料硬度均匀，金相组织符合标准。

常用的材料有：不淬硬丝杠常用T10A, T12A及45等；淬硬丝杠常选用9Mn2V，CrWMn等。

其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径≤50mm的精密丝杠；CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。

丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。

丝杠材料要有足够的强度，以保证传递一定的动力；应具有良好的热处理工艺性(淬透性好、热处理变形小、不易产生裂纹)，并能获得较高的硬度、良好的耐磨性。

丝杠螺母材料一般采用GCrl5、CrWMn、9CrSi、9Mn2V，热处理硬度为60~62HRC。

整体淬火在热处理和磨削过程中变形较大，工艺性差，应尽可能采用表面硬化处理。

上述滚珠丝杠材料为9Mn2V热轧圆钢，调质硬度为250HRS，除螺纹外，其余高频淬硬60HRC。

材料加工前须经球化处理，并进行严按的切试样检查。

为了消除由于金相组织不稳定而引起的残余应力，安排了冰冷处理工序，使淬火后的残余奥氏体转变为马氏体。

为了保证质量，毛坯热处理后进行磁性探伤，检查零件是否有微观裂纹。

2.2 基面选择由于热处理使丝杠产生变形，而义不允许有冷直法校直，必须用切削方法纠止。

如果仍采用原来的中心孔就会使加工余量过大。

另外，中心孔本身也会有变形，因此对于不淬硬丝杠采用切去原中心孔，重新打中心孔(最后一次修正中心孔工序除外)的方法。

在重新打中心孔之前，找出丝杠径向圆跳动量为最大的圆跳动量的一半的两点，而后用中心支架支撑在这两点上并按外圆找正，切去原米的中心孔，重新打中心孔，这样就可使总加工余量减少很多。

对于淬硬丝杠只能采用每次研磨中心孔的方法进行修正。

加工丝杠时，理论上是以中心孔为主要基面，外圆为辅助基面。

实际上，在加工螺纹时，外圆本身的圆柱度和圆度，跟刀套与丝杠的配合精度，跟刀套与两顶尖连线的同轴度都成为影响螺纹加工精度的因素。

因此工艺过程应为:在热处理后先加工外圆，再加工螺纹，以加工后的外圆定位。

这样，终磨时外圆精度要求也相应地提高。

2.3 拟定丝杆的工艺路线丝杠加工中，中心孔是定位基准，但由于丝杠是柔性件，刚性很差，极易产生变形，出现直线度、圆柱度等加工误差，不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求，加工时还须增加辅助支承。

将外圆表面与跟刀架相接触，防止因切削力造成的工件弯曲变形。

同时，为了确保定位基准的精度，在工艺过程中先后安排了三次研磨中心孔工序。

由于丝杠螺纹是关键部位，为防止因淬火应力集中所引起的裂纹和避免螺纹在全长上的变形而使磨削余量不均等弊病，螺纹加工加工采用“全磨”加工方法，即在热处理后直接采用磨削螺纹工艺，以确保螺纹加工精度。

由于该丝杠为单件生产，要求较高，故加工工艺过程严格按照工序划分阶段的原则，将整个工艺过程分为五个阶段：准备和预先热处理阶段(工序1—6)，粗加工阶段(工序7—13)，半精加工阶段(工序14—23)，精加工阶段(工序24—25)，终加工阶段(工序26—28)。