CA6140车床丝杠.doc

CA6140车床丝杠选材
一、 工作条件以及材料与热处理要求
丝杠是车床中的零部件之一，丝杠在工作时承受交变，弯曲，扭转应力的复合作用它与轴有相对运动，它与零件之间存在着摩擦和磨损。当丝杠在较高速度下运转时，承受一定的冲击载荷。
1.条件: ≤级精度,受力不大。
要求: 45、45Mn2 一般丝杠可用正火,≥HB170;受力较大的丝杠,调质,HB250;方头,轴颈局部淬硬HRC42 Swa;
2.条件: ≥7级精度,受力不大,轴颈方头等处均不需淬硬。
要求: 45Mn易切削钢和45 热轧后σb=600-750N/mm^2,除应力后HB170-207,金相组织:片状珠光体+铁素体
3.条件: ≥6级精度,要求具有一定耐磨性,尺寸稳定性,较高强度和较好的切削加工性,
要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;细粒状珠光体
4.条件: ≥6级精度,受点负荷的。
要求: GCr15(直径≤70mm0)、GCr15SiMn(直径＞80mm)球化退火后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,HRC60-62,金相组织;回火马氏体 3ens
二.失效形式
1表面损伤失效
表面损伤失效是指机械零件因表面受损而造成机械设备无法正常工作或失去精度的现象，主要包括：接触疲劳失效，磨损失效与腐蚀失效。
1.1接触疲劳失效，
是指零件在做滚动或滚滑复合运动时，由于承受交变接触载荷，指表面材料疲劳断裂而形成点蚀或剥落的现象，具体表现有螺母，丝杠的滚道及滚珠的工作表面产生剥落。
1.2磨损失效
是指表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效，持续的磨损使各零件逐渐损坏，并最终导致丝杠系统的精度丧失及其它相关问题，磨损失效是常见的失效形式之一。按磨损形式又分为磨粒磨损和粘着磨损。磨粒磨损是指滚动工作表面之间挤入外来硬质颗粒或异物或金属表面磨屑相互摩擦而引起的磨损，常在工作表面造成梨沟状的擦伤或凹痕，其具体表现为丝杠系统运行剧烈颤动，有噪音滚珠运动阻滞，螺母卡死；丝杠，螺母的滚道工作表面有不均匀凹坑。局部剥离。
1.3腐蚀失效
摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损坏现象称为腐蚀磨损。
具体表现为滚道工作表面出现不均匀的坑状锈斑或与滚珠节距相同的锈蚀，丝杠整体生锈及腐蚀。
2.变形失效
过量变形失效指零件在工作过程中产生超过允许值的变形量而导致整个机械设备无法正常工作，或者工作但产品质量严重下降的现象。
具体表现为丝杠、螺母滚道严重变形；滚道工作面出现滚珠节距相同的压痕等
3.断裂失效
断裂失效指指零件断裂而导致整个机械设备无法工作的现象。分为疲劳断裂和受到超过材料强度极限的外加负载或冲击载荷造成的过载断裂。 具体表现为丝杠、螺母明显的部分脱落或整体裂痕；滚珠碎裂；反向器损坏等。
三． 选择材料要求
丝杠选材的一般要求；足够的精度，并长期保持精度的不变使丝杠工艺工作的根本出发点。正确选材，并施以适当的热处理，可是丝杠具有足够的耐磨和稳定性，这点是丝杠选材特别是精密丝杠选材中，首先应注意的问题。（1）具有足够的机械性能，抗拉强度不应低于60。（2）具有较好的机械加工性，切削抗力小，刀具不易磨损，磨削加工中不易产生磨削裂纹，能获得良好的表面粗糙度。（3）具有良好的热处理工艺性能。（4）具有较高的稳定性，在长期使用中不弯曲，不变形，尺寸稳定，耐磨且寿命长。（5）钢材表面不得有肉眼可见的扭曲，裂纹，结疤，发丝和夹紧。材料应光整平直，硬度均匀。（6）下料前应进行化学分析。低倍检查与金相检查，要要符合各项规定。（7）经济性，在考虑以上要求的同时，应尽可能做到经济合理。
四． 选择材料
丝杠常用材料有Y40Mn,45,40Cr等钢种，但主要采用45好钢。45号钢有以下特点：（1）正火状态抗拉强度大于60kg/mm。（2）正火后硬度为HB170---217，晶粒度5---8级（3）组织呈片状珠光体加铁素体，珠光体不允许呈球状。（4）正大态切削加工性较好。轴颈和方头可局部淬硬到HRC42---48。（5）承受较大负荷的应进行调质处理，硬度为HB255----285,抗拉强度大于等于80kg/mm，此时切削加工性较差。（6）为了提高耐磨性，丝杠可进行气体软氧化处理。45号钢用于7级和7级精度以下的各类丝杠。如车床，铣床，刨床等的走刀丝杠。
服役条件和性能要求， 滚珠丝杠工作时常承受弯曲、扭转、疲劳、冲击,同时在滑动与转动部位承受摩擦作用。丝杠的损坏形式主要是磨损和疲劳, 因此其性能要求整体必须具有较好的综合力学性能( 即一定的强度与韧性配合) 和高的尺寸稳定性, 相关工作部位( 滚道、轴径)要求具备高硬度、高强度和足够的耐磨性。
       根据前面所述工件的服役条件和性能要求, 我们可以选择表面硬化钢( 如20CrMo、20CrMnTi 等)进行表面渗碳淬火; 也可以选用轴承钢( GCr15、GCr15SiMn) 或合金工具钢9Mn2V 采用球化退火或调质处理作为预先热处理, 然后在工作部位进行表面淬火, 这样既可满足整体性能要求, 又能保证工作部位高硬度、高强度和足够的耐磨性要求。
合理安排冷、热工序, 编制加工工艺路线由于采用GCr15 钢表面淬火作为最终热处理工序, 必须在淬火前作好原始组织准备。根据GB/T18254 ) 20025高碳铬轴承钢6和JB/ T 1225 ) 20015高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件6 规定, 确定球退或调质作为材料预先热处理。如下图：

机电五班
张亚亚
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