[发明专利]一种快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具及成形方法

说明书

一种快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具，包括工作段、导杆段和夹持段；工作段从前至后分别为导向区、挤压区和成型区。挤压区由一条连续的螺旋棱齿组成，螺旋棱齿从Ⅱ面到Ⅲ面之间依次增高增大，螺旋棱齿侧面由窄变宽。成型区沿螺旋线方向布置有多个螺纹孔，每个螺纹孔中安装一个成型头；成型头的形状从Ⅲ面到Ⅳ面由锥形逐步过渡成为球形，安装高度从Ⅲ面到Ⅳ面之间依次增高。本装置采用切削与冷挤压复合成形的方式实现小规格快速进给滚珠丝杠副的螺母内螺纹螺旋滚道的加工，加工后的螺旋滚道具有切削变形和塑性变形的双重优点，成型头的高度可调整，以补偿成型头的磨损和变形误差，具有结构简单，易调整等优点，加工的螺母的内螺纹滚道的力学性能好。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具及成形方法。

背景技术

滚珠丝杠副作为伺服进给驱动系统中的重要传动机构，一直占据着直线运动应用领域的绝大部分市场。随着高速加工技术的发展,机床进给速度越来越高，但仍不能满足高速化的要求，如何提高机床的进给速度成为业界关注的焦点。提高驱动丝杠的转速和加大丝杠的导程都可以得到较高的进给速度,但丝杠转速的提高受到滚珠丝杠副临界转速的限制。目前滚珠丝杠副进给速度的提高主要通过增大滚珠丝杠副的导程来实现,但是导程的增大会使丝杠副加工制造难度大大提升。

在加工滚珠丝杠副中的螺母螺纹滚道时，采用最多的是成型磨削法，将砂轮的轴向截面加工成“哥特式”弧形,砂轮轴线相对螺母的中心线成螺旋升角进行安装,对工件进行磨削。当螺母的导程增大时,螺旋升角增大，磨削砂轮轴线与螺母中心轴线之间的倾角增大,再加上受螺母孔径的限制，砂轮轴与螺纹孔之间发生干涉。砂轮本身的直径很小，磨削速度无法提高。因此，大导程螺母的成形内螺纹磨削在加工小规格的内螺母时无法实现。

本发明提供了一种快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具及成形方法，解决了现有加工中生产效率低，能量消耗大，生产成本高，加工质量差等问题。适应于刚度较差的材料加工内螺纹滚道。

发明内容

本发明采用的技术方案如下：

一种快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具，沿轴线方向分为工作段、导杆段和夹持段；工作段和导杆段呈长圆柱形，夹持段为棱柱形；Ⅰ面到Ⅳ面之间为工作段，Ⅳ面到Ⅴ面之间为导杆段，Ⅴ面到Ⅵ面之间为夹持段；工作段中的Ⅰ面和Ⅱ面之间为导向区，Ⅱ面和Ⅲ面之间为挤压区，Ⅲ面和Ⅳ面之间为成型区。

挤压区由一条连续的螺旋棱齿组成，螺旋棱齿从Ⅱ面到Ⅲ面之间依次增高增大，螺旋棱齿侧面由窄变宽；成型区沿螺旋线方向布置有多个螺纹孔，每个螺纹孔中安装一个成型头2；成型头2的一端为外螺纹，另一端为锥形、近似球形和球形；成型头2的外螺纹安装在成型区的螺纹孔中，螺母1连接在成型头2的外螺纹段，并锁紧成形头2；成型头2的形状从Ⅲ面到Ⅳ面由锥形逐步过渡成为球形，安装高度从Ⅲ面到Ⅳ面之间依次增高。

一种快速进给滚珠丝杠副的螺母的成形方法包括：采用一种快速进给滚珠丝杠副的螺母成形刀具在螺母底孔中加工螺旋滚道，利用手动或者机动方式进行操作，首先由导向区在螺母底孔中进行导向；然后利用挤压区连续的螺旋棱齿进行切削和挤压成形，形成螺旋槽的基本形状；最后利用成型区的不同高度的成型头进行螺母螺旋滚道成形。

快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具及成形方法，利用切削和挤压复合的方法加工形成的螺母螺旋滚道，产生切削变形和塑性变形的双重效果；所加工的螺纹表面光洁度高，螺纹的金属纤维不断裂，并在表面形成冷硬层，可提高螺纹的强度和耐磨性；挤压加工过程本身属于无屑加工，因此从根本上解决了大导程内螺纹螺旋滚道无法磨削的难题。

附图说明

图1为快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具的整体结构示意图。

图2为快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具的工作段示意图。

图3为图2的局部放大图。

图4为快速进给滚珠丝杠副的螺母加工刀具的成型头外形图。