滚珠丝杆的分类、材质和常用特性

信息来源于:滚珠丝杆 发布于:2021-02-28

  根据滚珠丝杆在机械上所起的作用、 对精度的要求以及它随载荷的大小, 可分为普通丝杆(梯形丝杠精度为 7~9 级,滚珠丝杠为 D~H 级)和精密丝杆(梯形丝杆精度 6 级以下,滚珠丝杠为 C级)。

  根据热处理情况又可分为淬硬丝杠 (硬丝杆)和不淬硬丝杠(软丝杆)。

  丝杆材料首先要严原材料的验收,应按照国家标准逐项进行检验, 特别是原材料的表面质量 (主要是对原材料的外观、形状、表面缺陷)检验、化学成分检验和内部质量(即内部组织缺陷,如疏松、夹渣、偏析、脱碳等)检验,合格后方能投产。

  普通精度软丝杆,应用很普遍,如机床上 7~8 级的定位丝杆、手动进给丝杆等,由于其加工方便、制造成本低,故对使用材料的性能要求不高,多用中碳碳钢中碳低合金钢

  对于高精度精密软丝杠,其精度在 6 级以上硬度在 35HRC 以下的精密丝杆,多用于轻载荷、 工作频率低、润滑条件好的结构中。 它常用碳含量较高的钢,如T10A 、T12A等,它对材料的要求,除与普通精度软丝杆相似的条件外,还要求材料的磨削加工性能好、 不易磨焦表面、 产生磨裂的敏感性低、磨削表面粗糙度低等。

  对于高精度精密硬丝杆而言, 要求其心部具有一定的强度和韧性, 表面滚道要有高硬度(一般为 58~63HRC ),以保证有足够的承载能力,能够带动很重的载荷作自由的精确运动,这就要求所使用材料的抗拉强度要达到700 ~1000Mpa ,还应有一定的韧性和精度稳定性,工件在制造过程中还要求有良好的冷热加工的工艺性能。

  梯形丝杆用材:

  ① 普通精度(指 7~9 级)丝杆

  对于轻载荷常用非合金中碳结构钢 (如 45、 50 钢)制造,经正火、调质处理,或用冷轧易切削钢(如Y 45MnV)直接机械加工而成。对于有耐磨性要求的可选用调质非合金结构钢(如45、40Cr 钢)制造,经氮碳共渗处理后直接使用。 用于测量、 受力不大的丝杠可选用调质非合金结构钢(如 45、40Cr 钢),经感应加热表面淬火后使用。

  ② 高精度(指 6 级以上)丝杆

  对轻载荷常用非合金(碳素) 或低合金工具钢(如 T10A 、T12A 或 9Mn2V 、CrWMn 钢)制造,经调质或球化退火处理。对工作频繁的丝杠常用低合金工具钢 (如 9Mn2V 、CrWMn 钢)制造、整体淬火,还可采用高级渗氮专用钢(如 38CrMoA1A 、35CrMo 钢)制造并经渗氮处理,用于承受较高温度场合。对要求耐磨的小规格丝杠可用渗碳低合金钢(如20CrMnTi 钢)制造,经渗碳+淬火+低温回火后使用。对于在高温下工作的丝杆可采用沉淀硬化不锈钢 (如 0Cr17Ni4Cu4Nb )制造,经固溶+时效处理后使用。

  滚珠丝杆用材:

  ① 低精度、轻载荷滚珠丝杆

  可选用非合金(碳素) 结构钢(如 45、50 钢)制造,经正火、调质处理;有些可选冷轧成形钢(如冷轧 60 钢)直接使用。

  ② 高精度、重载荷滚珠丝杠

  多选用低合金工具钢(如 9Mn2V 、CrWMn钢)和滚动轴承钢(如 GCr15 、GCr15SiMn 钢)制造,采用感应加热表面淬火,也有采用火焰加热表面淬火或整体淬火的。

  ③ 小规格滚珠丝杆

  习惯性选用渗碳钢(如 20CrMnTi 钢),经渗碳+淬火+低温回火后使用。

  ④ 某些热处理时易变形的高精度滚珠丝杠

  可选用专用渗氮钢(如38CrMoA1A 钢)制造,经渗氮处理后使用。

  ⑤ 在腐蚀性和高温环境下工作的滚珠丝杆

  可选用沉淀硬化不锈钢(如1Cr15Co14Mo5VN 、0Cr17Ni4Cu4Nb 钢)制造,经固溶处理+时效处理后使用。

  滚珠螺母和反向器用材:

  ① 滚珠螺母用材 主要是低合金刃具钢(如 GCr15 、CrWMn 钢)等,经整体淬火(硬度为 60~62HRC )后使用。

  ② 反向器用材 主要有 GCr15 、CrWMn 、20CrMnTi 、40CrMo 、40Cr 等,经整体淬火,硬度为 58HRC ;经离子渗氮(渗层深度为 0.3 ~0.4mm ),硬度500~550HV ,视钢种而异。

  各部件(包括螺母、丝杆、钢珠)一般用高碳铬轴承钢GCr15 ,要求高一些的用 GCr15SiMn 。(相见 GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢)两者的区别在于,前者的 Si 含量是 0.15% ~0.35% ,Mn 含量是 0.25% ~0.45% ;后者的 Si 含量是 0.45% ~0.75% ,Mn 含量是 0.95% ~1.25% 。Si 和 Mn 的含量高,硬度、强度、韧性和塑性等力学性能好,产品的刚性和精度也就高些,价格也更贵。

  上银丝杆材料:

  轧制丝杆材质: CF53;

  研磨丝杆材质: 50CrMo4 ;

  螺母材质: SNCM220;

  滚珠材质: GCr15

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