特殊螺距丝杆及螺母的加工
2014-2-22 来源：数控机床市场网 作者：于红艳
丝杆、螺母结构是机械制造行业常用的传动、锁紧机构， 而细长轴结构的丝杆、螺纹超长的螺母的加工，就成为机械行业单件小批量生产加工中的重点和难点。
我公司为鞍钢生产 1780 轧机上的压下螺母、丝杆正是典型的此类部件， 该部件尺寸、形状及位置精度要求较高， 加工难度大且螺距特殊。在接到生产任务后， 我们认真地分析了图样和技术要求， 经多方论证， 最终确定了加工方案。
1、丝杆的加工
（1） 丝杆的结构与技术要求 丝杆的结构如图 1 所示， 丝杆总长2823mm, 螺纹长度为2294mm, 两端为配合轴径， 中间为双线梯形螺纹。主要技术要求为： 螺纹与配合轴径装配要求跳动量不大于0. 1mm; 丝杆螺纹为梯形双线螺纹， 螺纹大径- 0. 05 mm, 中径小径- 0. 05mm, 导程为 50mm, 螺距为 25mm, 牙型角为 30°, 牙型表面粗糙度值 Ra = 1. 6μ m; 螺距误差0. 02mm, 累积螺距误差每八个螺距为 ±0. 04mm, 螺纹部分要与样板相吻合， 淬火、回火硬度286 ～ 321HBW。
图1 丝杆的加工
（2） 主要加工难点 该丝杆为细长轴结构， 刚性差，易变形， 吃刀及自重变形均会对螺纹精度造成很大影响； 螺纹为特殊螺距， 铭牌上没有 50mm螺距， 各项形位公差精度要求高； 由于是双线梯形螺纹， 分头必须严格准确。
（3） 工艺方案的确定 根据以上结构、技术要求及加工难点的分析， 该部件主攻难点在螺纹加工及形位公差精度的保证上。因此我们确定以下方案， 首先粗加工， 然后调质处理； 半精加工、自然时效， 采用反弹法校直； 精加工， 选用外圆磨保证配合轴径形位公差， 选用 CW61100A 车床保证螺纹精度。
（4） 主要加工过程 具体分为以下四个步骤：
粗加工： 在台镗和卧车上进行粗加工后调 质处理。
半精加工： 由于 CW61100A 铭牌上没有 50mm 螺距， 因此在先期技术准备过程中， 我们准备了螺距交换齿轮， 计算公式为：
因为 CW61100A 原传动为 45 /90, 因此 i原 为 1/2。
又本着尽量少做交换齿轮的原则， 我们尽量选用原机床交换齿轮， 因此 z1、z4 仍取 45、90 齿交换齿轮， 则45 /z2 ×z3 /90 = 50 /48 × 1 /2, 即 P /P1 = 50 /48。考虑机床挂合空间， 我们选用了 z3 为 75, z2 为 72 齿， 即图2 排刀图72 × 75 /90, 铭 牌 螺 距48mm。半精加工时， 各配合轴径均留磨螺纹大径留精车量 1. 5 ～2mm, 牙型粗挑， 按图 2 所示顺序完成齿形粗加工。由于丝杆属细长轴结构， 半精加工时采用跟刀架用切刀加工， 螺纹表面均应有 1. 5 ～ 2mm 精加工量， 并适时放松尾座顶尖。
图2 排刀图
自然时效，反弹锤击法校直：由于调质后仍有很大的残余内应力，且该工件为细长轴结构，极易变形。因此，半精加工后进行自然时效的措施来进一步消除内应力， 用反弹锤击法消除因半精加工中造成的工件变形，如图3所 示。然后上车床，车螺纹大径留磨量0mm,转精加工。
精车： 应先车螺纹底径到尺寸，然后按齿形、齿距样板调节小刀架精车到尺寸。注意此时车刀应按齿形板磨出齿形， 但切削刃形状应窄于齿形样板， 最终用样板检验齿形时用0. 05mm 塞尺不入为合格。加工过程中注意使用切削液冷却刀具， 以保证齿形、齿距精度。齿形合格后上铣床加工其余部分达图样要求。
2. 螺母的加工
（1） 螺母的结构与技术要求 螺母的结构见图螺母外形为六面体结构， 两侧面有键槽螺纹两端有空刀槽。主要技术要求为： 螺母外形× （ 246 ± 0. 1） mm ×300mm。螺纹长 300mm, 端面与轴线垂直度 0. 05mm, 两侧面槽0 mm、平行度0. 05mm; 螺母材质为 ZCuZnAlFe3Mn3, 内螺纹为双线梯形螺 纹， 大径0 mm, 中 径 112. 5mm, 小 径0 mm, 导程为 50mm, 螺距为 25mm, 牙型角为30° ; 每个螺距误差为 ± 0. 02mm, 累积螺距误差每八个螺距为 ± 0. 04mm; 用标准丝锥 （ 样板） 加工螺纹。
（2） 主要加工难点 该螺母为铜件， 热膨胀系数大， 易变形， 螺纹长， 加工用刀杆在吃刀和自重上易变形颤动， 使螺纹表面产生波动； 特殊螺距导程大， 各项形位精度要求高； 双线梯形螺纹， 分头必须严格准确，必须用样板控制加工。
（3） 工艺方案的确定 根据以上技术要求， 结构及难点的分析， 该件主攻难点也在螺纹的加工上， 经反复论证， 确定了加工方案： 用铣床保证各处部尺寸及形位公差， 螺纹部粗加工、采用专用刀杆进行精加工。
（4） 主要加过程 铣床铣外形， 保证六面体尺寸，并保证对面平行， 邻面垂直均在 0. 03mm 以内， 加工0 mm 槽达图， 保证尺寸及 形位公差； 选 用CW6110A车床， 同丝杆一样， 交换齿轮配制， 粗加工内孔留精车量 1. 5 ～ 2mm。螺纹牙型如图 2 所示方法选用切刀粗加工， 但需要注意的是需控制切削热的产生，防止活件变形影响精加工， 并最大限度消除应力。精加工过程： ①精加工内螺纹小径至- 0. 02 mm。②将专用刀杆装卡到刀架上， 刀杆如图 5 所示， 刀杆底部有一个刀托， 如图 6 所示。进刀时刀托自然搭在螺母的内径上， 防止加工过程中刀轩由于自重吃刀切削影响加工精度， 先车螺纹底径到尺寸， 然后按齿形、齿距样板调节小刀架精车螺纹到尺寸， 要求同丝杆精加工相同。
3、结语
丝杆、螺母的加工是在认真分析图样， 论证工艺可行性， 并借鉴丝杆螺母加工经验基础上完善了工艺措施， 综合了各方法长处而进行的实践尝试。由于工人师傅严格执行了工艺， 并提供了宝贵经验使此套活件顺利加工完成， 并达到图样要求。反弹锤法校直， 刀托的应用， 螺母小径尺寸变小量的确定都是原有的宝贵经验，这是一次经验综合。
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