根据使用要求,丝杆材料选择应注意以下几个方面:
1、丝杆材料要有足够的强度。普通丝杆的抗拉强度应不低于60公斤力/平方毫米,以保证传递一定的动力。
2、丝杆材料的金相组织,要有较高和稳定性。这是保证丝杆加工精度,预防弯曲变形的关键。
3、丝杆材料要有良好的耐磨性。这是保证丝杆使用寿命的重要条件。
4、丝杆材料要有良好的加工性,适当的硬度与韧性,以保证切削过程中不会因粘刀或啃刀而影响加工精度与表面光洁度。
满足以上各条件的不淬火丝杆材料有:45#钢,易切削钢,T10(T10A)或T12(T12A)等碳素工具钢。其中,45#钢为普通丝杆的常用材料,T10(T10A),T12(T12A)等为精密丝杆的常用材料。
金相组织对丝杆内应力和变形的影响很大,金相组织不同,其比容也就不一样,如果在加工过程中,金相组织发生变化,比容也随之发生变化,这就会引起内应力和变形。所以,为了更有效的防止工件变形,精密丝杆就选用T10(T12)这类金相组织稳定性比较好的材料。
在机械加工中分析工序误差,往往会涉及到两个很重要的概念:1、工艺系统尺寸链;2、工艺系统运动链。丝杆精车螺纹工序的误差分析,就会涉及到这两项重要概念的实际应用。工艺系统尺寸链是指在机床--刀具--工件这一工艺系统中,以被加工尺寸为封闭环的尺寸封闭系统。因此,工艺上对精密丝杆或很长的丝杆都要避免这一项传动链的调整误差。
前面,我们说明了精车螺纹时影响丝杆螺距精度的两种因素。但是分析丝杆螺距误差,不能就到此为止。因为组成工艺系统运动链的各个环节,即机床、刀具及工件各组成部分的零件,它们都不是理想元件。它们都会有一定的制造及安装误差。而且,由这些环节所组成的几何关系在切削过程中,也不是一个静态不变的关系,它们还受到切削力、切削热、切削运动及振动等动态因素的影响。
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机床主轴径向跳动及轴向窜动是破坏原定工艺系统理想运动的一项重要因素。和母丝杆轴向窜动相类似,主轴的轴和窜动,也会给被加工丝杆的螺距带来一定的周期性误差。所不同的是,只是母丝杆造成的周期性误差只有在i大于等于1时,才形成工件的内螺距误差,而主轴则不论传动比i等于什么数值,它都属于内螺距误差。
由于这一原因,对精密丝杆车床,必须来严格限制主轴的轴向窜动量在0.002MM以内。便是要取得好的效果,精密丝杆车床不论是主轴还是母丝杆,它们的轴和窜动,应该要控制在0.001MM。至于主轴的径向跳动,也会使被加工丝杆产生周期性误差。因此,主轴径向跳动对螺距误差的影响比其轴向窜动的影响小得多。但是由于精车外圆在尺寸及形状上的要求在机床标准中仍规定:精密车床主轴的径向跳动要限制在0.005MM以下。
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