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太仓丝杆维修

文章出处:丝杠维修网责任编辑:滚珠丝杠作者:苏州凯达人气: 发表时间:2018-03-30 16:32 字体大小:【

对于滚动零部件类产品,腐蚀和磨损是最大的两个问题。在过去的若干年中已经开发了多种保护涂层和镀层,但是这些过程成本较高,并使用有害的化学物质,其中含镉、锌、铅、铬的物质危害最大。在过去的十年中,推出了很多新型不锈钢产品,它们不仅能够给滚动零部件材料带来出色的性能,而且不需要采用有害的镀层工艺。

丝杠维修

在机床行业,长期以来一直比较喜欢使用高光泽抛光工艺来取代可能影响滚珠丝杆表面硬度的涂层或镀层。这种精细抛光技术可以最大限度减少腐蚀原生点,另外使用具有耐腐蚀添加剂的润滑产品,也能起到良好的防腐作用。

滚珠的磨损速度一般快于螺母。丝杆结构本身因为分布在整个长度上,其磨损速度极慢,除非在机器或应用系统中出现“焦点”。在成本结构中,丝杆占的比例通常最大,而更换滚珠和螺母(根据需要)能够最大限度降低维修成本。另外,对丝杆和螺母进行二次研磨,能够进一步增加其寿命。经过翻修和翻新的滚珠丝杆,其功能可以达到新部件的水平,使用寿命能达到70%。

在使用或拆卸的过程中,轴颈和其它安装表面可能会受损,在一般情况下这种损伤是可以修复的。可以建议翻修单位采用不锈钢添加剂为原料的金属喷镀技术翻新轴颈,避免使用有害的铬镀层。金属喷镀工艺也可以在翻修单位的车间内完成,从而加快维修速度

大型、重载、精密滚珠丝杠副设计及硬旋铣加工装备关键技术

太仓

 一、背景分析

  1.大型精密螺纹制造是制约我国大型装备自主研发的瓶颈问题

  装备制造业向大型、精密等极端制造方向扩展,大型装备急需高性能的核心传动部件供给,大型精密螺纹就是制约大型装备自主研发的最具代表性核心部件。大型精密螺纹可以实现长距离重载直线传动,是各类大型重载机床的关键功能部件,不可替代,而我国完全依赖国外,因而成为制约我国大型装备自主研发的瓶颈。

  大型、重载装备自主研制中非常重要的一个环节就是超长传动轴系中的螺纹传动,由于没有加工大型螺纹的大型设备,导致国内大型丝杠及大型装备受制于人。大型精密螺纹(长度大于5m、直径大于200mm、精度P3级)是这些大型制造装备急需的核心功能传动部件。我国大型螺纹高效精密制造技术研究处于落后状态,大型螺纹制造过程中涉及到的材料、加工工艺、装备等与国外都有较大差距,严重制约了我国具有自主知识产权大型装备的自主发展和国际竞争力。

 

  2.大型螺纹的高效精密制造缺乏理论和技术原理支撑

  面向极端制造的大型精密螺纹由于要实现大距离精密直线传动,必须满足高精度要求;要保证传动性能及工作寿命,必须对工件材料进行硬化处理,从而导致加工中必须在淬硬层内进行硬加工;要实现超长螺纹加工还必须克服工件柔性变形和振颤,控制加工中的自适应定位与加工接刀,并进行在线误差检测与精度补偿。

 

要解决以上问题必须从加工机理出发,研究其中的科学问题,并以此为指导建立相关理论与方法,突破关键技术,实现大型螺纹高效精密制造的国产化,为振兴我国装备制造业服务。我国高速硬加工技术的研究与应用仍处于起步阶段,因此必须尽快围绕大型螺纹加工精度与表面质量创成机制、大型螺纹高效精密加工中工件材料与刀具的匹配规律等开展研究,以解决大型螺纹高效精密制造中的基础理论问题。只有深入开展新型材料、硬脆材料和难加工材料的高效精密制造技术基础理论研究,形成可有效提高加工精度、加工效率和加工表面质量的新理论与新方法,才能解决一批制约航空航天、高速交通、能源等主要应用领域典型功能部件的制造技术难题,增强自主开发能力,更好地为现代先进制造业服务。

 

  随着滚珠丝杠的运动速度不断提高(高速加工中心运动速度要求60m/min以上),重载滚珠丝杠副承载达到700kN以上,传统的分析方法及设计理论已不能满足产品制造的要求。在结构优化设计方面,一方面通过理论分析,研究影响高速丝杠动力学性能指标的主要因素和结构设计参数;另一方面通过试验研究分析国外先进产品的结构设计特点,借鉴国外先进的设计和制造经验,缩短研制周期。采用理论分析与试验研究相结合的方法,不断完善结构设计、提高关键零件的加工制造精度。

 

  二、主要差距

 

  1.硬铣削加工技术可实现大型装备核心部件的绿色、高效制造

 

  以淬火钢为代表的各种难加工材料的高精度加工是大型装备制造中的核心技术。硬铣削是典型的硬加工手段,其突出优点是高速铣削时,高转速的铣刀形成的切屑轻薄,90%切削热量通过切屑带走,不但旋风铣削不用切削液实现干切削,实现高效、绿色制造,同时机床热变形也相应大幅减少,加工精度故而也得以提高。随着新型材料的出现及刀具技术的进步,高速铣削不但可以加工软材料,对60HRC的硬材料也可以进行加工,所以近年来高速硬铣削得到了较快发展。大型精密螺纹等传动部件的干式硬旋铣已逐渐成为国际上主要的螺纹加工方法。

 

  2.高速、超高速刀具技术在满足硬铣削加工及精度、使用寿命方面存在差距

 

  超长精密螺纹材料( 如G C r 1 5 ) 硬度高达58~62HRC,其加工完全在淬硬层内进行,为了实现超长螺纹的高效精密加工,刀具系统的关键问题是刀具磨损以及刀具系统的振动,而核心问题是刀具磨损。超硬刀具及超硬刀具硬旋铣在国内外也开展了相关研究,国内已经研制出可以用于硬切削的旋风铣刀片,而且随着国外先进CNC旋风硬铣削加工机床的引进,配套的刀具研究也取得了成效,部分应用企业已经用国产刀具代替进口刀具,但加工精度和刀具寿命尚有一定差距。

 

  国内虽然在超硬刀具研究领域有一定的基础,但有关精密螺纹硬旋铣的文献多数属于介绍性的,涉及到刀具系统的文献则主要是针对硬材料的切削特性进行了一些切削试验与数值模拟分析,而结合精密螺纹硬旋铣工作原理以及工艺特点进行整个硬旋铣刀具系统研究的文献则未见报导。由�丝杉诘南喙匮芯扛崭掌鸩剑�精密螺纹硬旋铣刀具及刀具系统进行系统性的基础研究非常必要。

 

  3.高速硬加工丝杠材料相关研究无法满足精密加工需求

 

  目前我国大型螺纹用钢面临的问题主要在微量元素含量和合金组织状态两方面。我国钢材冶炼标准中对碳等主要合金元素含量要求与国外基本相当,但其他微量化学成分要求没有国外严格,有些甚至没要求。例Gr15,C含量在0.95%~1.05%之间,对其他影响材料性能的S、Si、P、Cu、Mn等元素的含量控制不严格。即使制造厂提出对材料成分的具体要求,钢厂也因定货数量小、规格多而不愿生产;国外的钢厂可根据丝杠副制造企业的要求对钢材进行特殊冶炼。

 

  国外钢材标准中化学成分控制严格,特别是对微量元素的成分控制更严格。轴承钢为过共析钢,为了有效破碎钢中的粗大、网络状碳化物,保障材料成分和组织的均匀性,英国着名的BHP公司研究认为钢在冶金加工中的压下比应控制在80∶1,国内多数厂家达不到这个水平。因此,实际加工出的轴承圆钢中,粗大、网络状碳化物的破碎程度大多达不到要求。这样的钢材,应付一般切削加工的较普通要求勉强可用,但难以满足高速硬旋铣对材料的高要求。

 

  供料组织状态方面,球化退火组织不能保证质量,往往是材料的碳化物分布不均匀,网状组织达不到要求,材料出厂时弯、扭曲比较严重,进厂后需进行校直,多次热校直后,材料表面易产生脱碳,内部产生应力加大。虽然国内相关单位对轴承钢的控制轧制、控制冷却和形变热处理等进行过大量研究,但真正在钢厂保证钢材质量还未实现。虽有些厂家采用数控淬火机,但由于缺乏针对国内钢材状态的热处理数据库和模型,难以有效发挥其作用。

 

  关于硬态加工的研究工作,主要集中于高速切削工艺的实现,加工机理的研究多集中在切屑的形成和切削工艺参数的关系上,没有关注高速硬加工中深度切削对材料和工艺带来的新问题,如淬硬层组织性能变化对硬加工中材料动态变形的影响,更没有从材料变形本构关系的角度研究硬加工中的动态变形问题,这为创新研究留下了发展空间。

 

  螺纹加工用材料的机械物理特性对切削加工性和螺纹工作性能具有严重制约作用,以切代磨新工艺对材料处理提出了特殊要求,从而对传统热处理工艺和原有材料组织性能指标提出了挑战,需要尽快开展相关研究,从源头上保证后续高效精密加工顺利进行和螺纹产品在极端环境下的可靠使用。

 

  4.大型螺纹硬铣削中的定位技术、接刀技术研究需要深入

 

  目前大尺度、精密螺纹(丝杠)的加工一般采用车削和磨削结合的方式完成,但加工效率和成品率低。自20世纪六、七十年代始,德国等西方工业发达国家开始对旋风铣削工艺进行研究,并在80年代推出了数控旋风铣床,用于滚珠丝杠的硬铣削加工。最知名的有德国Leistritz公司,其最大规格产品PW250,加工长度8 000mm,加工直径220mm,最大加工硬度62HRC,精度可达P3级。在国内,虽然旋风铣削工艺开始的时间较早,但是一直停留在低精度、软铣削水平。现有的技术手册、科技资料中有关加工硬质工件材料的旋风铣削技术方面的介绍寥寥无几。大型螺纹硬铣削中的定位技术、接刀技术研究需要深入研究。

 

  5.高精度加工中在线补偿与精度控制技术差距明显

 

  对加工过程中的参数检测与加工状态监测,并进行加工补偿是实现高精度加工的主要手段。国外在这方面开展了大量研究并已经应用于高精度数控加工产品。日本NSK和THK在研究丝杠磨削误差补偿方面花了很大的人力和物力,开始试验采用计算机控制系统对滚珠丝杠加工进行误差补偿

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