对于高精度精密硬丝杠而言,要求其心部具有一定的强度和朔韧性,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。
(1) 梯形丝杠用材
① 普通精度(指7~9级)丝杠 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Y45MnV)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)丝杠 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。
(2)滚珠丝杠用材
① 低精度、轻载荷滚珠丝杠 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 小规格滚珠丝杠 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。
(2) 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。
因为在本课题中丝杠是作为传动机构,所以选用滚珠丝杠,精度要求较高,载荷较大,故在本课题中选择低合金工具钢中的CrWMn钢作为丝杠的材料。选用丝杠参数如表2-1
表2-1 丝杠的参数表
参数项 滑动质量M 丝杠长度L 丝杠直径 丝杠导程 摩擦系数 移动距离
数值 3378kg 3 m 0.1 m 0.035 m 0.1 2.5m
1)速度曲线
加速时间 (2-1)
= 0.5 s 加速时间比A=25%,定位时间t=2s
2)电机转速