一、當(dāng)前梯形絲杠冷軋成形技術(shù)特點
冷軋與磨削制造技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別在于梯形絲杠螺紋的冷軋成形過程是金屬圓棒料在高壓徑向力的作用下產(chǎn)生塑性變形的過程。在外力作用下,金屬棒料的金屬晶粒沿著軋輥的輪廓產(chǎn)生滑移流動,使金屬纖維按軋輥齒形連續(xù)分布。而切削加工(包括:車削、銑削、磨削)金屬纖維是被切斷的。冷軋?zhí)菪谓z杠制品具有以下特點:
1、生產(chǎn)效率高,供貨周期短,易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。
2、節(jié)能省材,材料利用率可達 80-90% 。
3、機械強度高,疲勞壽命長。 產(chǎn)品的機械性能和壽命主要取決于材料(化學(xué)成份,彈性模量等)硬度、硬化層深度,內(nèi)部組織的致密度。冷軋?zhí)菪谓z杠螺紋滾道面是在高強壓力下滾壓成形,因而其內(nèi)部組織更加緊密,且金屬纖維又是沿滾道面連續(xù)分布。因此,產(chǎn)品材料的機械強度大大提高,疲勞壽命更可提高 30%左右。
4、螺紋滾道面的表面粗糙度好,并且避免了螺紋磨削時容易產(chǎn)生的螺紋和齒面燒傷。冷軋后的螺紋滾道經(jīng)過拋光和表面處理,更有利
于延長產(chǎn)品的工作壽命和運轉(zhuǎn)的柔順性;
5、冷軋技術(shù)是宜人化的工藝,對生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境污染,遠遠低于磨削加工;
6、產(chǎn)能大,有利于組織標(biāo)準(zhǔn)化“庫存性生產(chǎn)”不但制造周期短,而且產(chǎn)品配套,
供貨周期也大大小于磨削絲杠,用戶隨用,隨買十分便捷;
7、下列情況冷軋技術(shù)用于梯形絲杠,其優(yōu)勢尤為明顯: 長徑比:≥1/50 細長梯形絲杠
導(dǎo)程角:≥170 大導(dǎo)程,超大導(dǎo)程,雙頭和多頭梯形絲杠。
二、國外發(fā)展?fàn)顟B(tài)
國外早在上世紀(jì)五十年代,普通螺紋和梯形螺紋已開始采用冷軋技術(shù),到七十年代冷軋?zhí)菪谓z杠在品種、規(guī)格和產(chǎn)量上都有較快的發(fā)展, 但依然停留在只能軋制低精度傳動絲杠的水平上。到上世紀(jì)九十年代,梯形絲杠軋制技術(shù)由于軋輥的制造精度和工作壽命的提高;軋輥從純機械向CNC 智能化方向發(fā)展,軋輥的進給方式從單向進給到雙軋輥雙向同步進給,新一代CNC 冷軋裝備使冷軋?zhí)菪谓z杠產(chǎn)品在精度和性能上得到提升。
Rexroth, Neff, NSK, THK 等已使冷軋絲杠的導(dǎo)程精度達到了0.05mm/300mm。Warner Electric 等公司采用計算機控制可移動雙軋輥技術(shù),每個軋輥由μm 級精度的同步交流電機驅(qū)動,計算機控制軋輥的壓力,通過傳感器跟蹤絲杠中徑尺寸的變化反饋調(diào)整軋輥的微進給量,使絲杠中徑的圓度和圓柱度達到 0.003~0.008mm,導(dǎo)程精度達到 0.006mm/2π、0.01mm/300mm、0.062mm/4000mm。NSK 公司推出LPR 系列冷軋大導(dǎo)程梯形絲杠副,25×25(mm)、32×32(mm)、40×40(mm)、50×50(mm),精度 C5.C7 級,Vmax=150m/min。Abssac公司推出微型冷軋?zhí)菪谓z杠,Φ6~Φ14(mm)、Pn=1~20mm,與磨削梯形螺母匹配,絲杠副的定位精度與磨削絲杠接近。THK 公司推出JPF 系列“0 間隙”定壓預(yù)緊精密冷軋?zhí)菪谓z杠副,螺母采用具有柔性環(huán)節(jié)的導(dǎo)程增量預(yù)緊結(jié)構(gòu),絲杠滾道面冷軋后光至 Ra0.5μm,絲杠副的重復(fù)定位精度±0.2μm,周期誤差 2.8μm/2π,行程 450mm 范圍的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動量 0.07~0.10N.m
博世力士樂的精密冷軋?zhí)菪谓z杠材料是SC60,淬火硬度可達 HRC60,表面粗糙度比磨制絲杠高九個百分點,剛性可與磨制絲杠相當(dāng)。精度可保證P5~P10 級,最高可達P3 級,
用冷軋技術(shù)制造大導(dǎo)程、超大導(dǎo)程、小徑大導(dǎo)程以及特別細長的梯形絲杠更具獨特優(yōu)勢。在海外批量生產(chǎn)的冷軋?zhí)菪谓z杠的精度已穩(wěn)定達到P5 級~P7 級,部份達到 P3 級。在上述領(lǐng)域已全部或大部份取代螺紋磨削工藝。
三、國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀
以全球范圍看,我國滾動功能部件的制造企業(yè)的數(shù)量是最多的,在地域分布上呈現(xiàn)出在長江下游及沿海聚集的現(xiàn)象,除少數(shù)重點骨干企業(yè)外,專業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模小,集中度低,全國總產(chǎn)量和產(chǎn)值還不如國外一個知名大企業(yè),至今尚無一個在國內(nèi)外市場上有影響力的知名品牌,尚無一家上市公司。據(jù)不完全調(diào)查和統(tǒng)計:在國內(nèi)市場滾動功能部件的國產(chǎn)化率,梯形絲杠約 65%。
傳統(tǒng)的工藝和裝備制約了制造技術(shù)的創(chuàng)新。數(shù)十年一貫制的以螺紋磨
削為主的傳統(tǒng)工藝,不管什麼精度都用螺紋磨床加工,使生產(chǎn)效率低, 耗能、費工、環(huán)境污染等問題也得不到根本解決。而國外,螺紋的CNC 冷軋成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用。
我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)在發(fā)展規(guī)模上、經(jīng)營理念上、企業(yè)管理上都與國外同行業(yè)存在較明顯的差距,這種差距已嚴重阻礙了裝備制造業(yè)的發(fā)展,對振興民族工業(yè)十分不利。
四、冷軋?zhí)菪谓z杠的應(yīng)用前景
精密冷軋?zhí)菪谓z杠副的“高效、省能、增力”功能使它作為一種能量轉(zhuǎn)換裝置,在當(dāng)今節(jié)能時代,許多場合取代梯形絲杠傳動和液壓傳動, 而它的“對特殊惡劣環(huán)境的適應(yīng)功能”、“長壽命、綠色環(huán)保、可再制造功能”更是受到機械制造業(yè)各個領(lǐng)域的青睞。
迄今為止,冷軋?zhí)菪谓z杠副的應(yīng)用領(lǐng)域包括:電子設(shè)備、CNC 機床
(銑床、龍門銑、龍門磨等)玻璃機械、木工機械、包裝機械、印刷機械、雕刻機、雕銑機、鉆孔機、測驗設(shè)備、汽車轉(zhuǎn)向器、空港登機橋、水庫閘門啟閉機構(gòu)、船舶操縱臺、平衡吊、升降裝置……等等。
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