摘要：針對(duì)多頭絲杠螺紋的加工難點(diǎn)，使用研磨工藝進(jìn)行零件的精加工。詳細(xì)介紹了研磨精加工工藝流程、 研磨劑、研磨參數(shù)的選擇以及研磨工裝的設(shè)計(jì)。
1、序言：
超大長徑比多頭絲杠因其傳動(dòng)效率高、承載力大等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于各種大型傳動(dòng)機(jī)械。 但是由于其特殊的螺紋結(jié)構(gòu)以及超大長徑比，所以導(dǎo)致其在加工過程中極易產(chǎn)生顫振，不但大大降低刀具的使用壽命，而且工件的精度和表面質(zhì)量也無法保證。
2、問題分析：
多頭絲杠零件材料為GH4169鎳基高溫合金，總頭數(shù)為7，總長度達(dá)4.8m，螺紋M118×2-6g，長徑比高達(dá)30以上，齒面輪廓度公差等級(jí)在IT2級(jí)以上， 公稱直徑及齒頂圓全跳動(dòng)公差等級(jí)在IT3級(jí)以上。其制造工藝難點(diǎn)如下。
a. 零件材料硬度高，易產(chǎn)生加工硬化，刀具 磨損嚴(yán)重，且零件外形尺寸及長徑比較大，剛性較 差，僅采用車削加工難以保證絲杠螺紋幾何精度及 表面質(zhì)量。
b. 多頭螺紋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)研磨工裝的設(shè)計(jì)及加 工要求極高。
c. 多頭螺紋研磨先例很少見，對(duì)加工人員的研磨經(jīng)驗(yàn)要求較高。
3、工藝分析：
針對(duì)超大長徑比多頭絲杠高精加工難題，提出一種多頭螺紋高精研磨技術(shù)。多頭絲杠研磨工藝 流程如圖1所示，主要包括粗研、精研及拋光3個(gè)關(guān)鍵步驟，通過設(shè)計(jì)并制造專用研磨工裝和優(yōu)化研磨工藝流程，修整螺紋齒形，改善螺紋嚙合及承載狀態(tài)，提高螺紋承載面的表面質(zhì)量，并減小螺紋過渡區(qū)域的導(dǎo)程誤差。3.1、研磨工藝流程：在高精研磨之前的最后一道精密車削中，多頭絲杠螺紋輪廓面各處均勻預(yù)留0.02～0.05mm的研磨余量。多頭絲杠高精研磨工藝流程如下。
a. 恒溫處理：將超大長徑比多頭絲杠放置在 加工環(huán)境中進(jìn)行恒溫處理，時(shí)長務(wù)必＞3h，保證加工環(huán)境溫度穩(wěn)定在（20±2）℃。
b. 清洗零件：將工件起吊裝夾在專用研磨臺(tái)上，用洗滌劑或無水乙醇及無紡綢布將其螺紋徹底清潔，去除表面雜質(zhì)。
c. 精度自檢：在工件兩端分別架設(shè)杠桿千分表，找正其基準(zhǔn)外圓在0.005mm以內(nèi)，然后用專用 檢測設(shè)備檢測絲杠螺紋的尺寸、幾何精度及表面余量等。
d. 粗研標(biāo)記：采用粗研工裝配合調(diào)制好的粗研研磨劑，初步研磨工件的絲杠螺紋，根據(jù)粗研工裝及絲杠螺紋表面的顏色分布，初步確定工裝螺紋與絲杠螺紋的接觸情況，進(jìn)而判斷出工件絲杠螺紋橢圓高低點(diǎn)的分布，并與精密車削后的檢測結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。
e. 粗研修型：根據(jù)上一步流程所做的標(biāo)記， 將粗研研磨劑均勻涂敷在絲杠螺紋的表面，采用粗研工裝對(duì)絲杠螺紋的高點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)研磨，并在絲 杠螺紋的高點(diǎn)適當(dāng)增加研磨壓力與停留時(shí)間，在絲杠螺紋的低點(diǎn)位置則輕輕帶過，去除毛刺即可。如此反復(fù)進(jìn)行數(shù)次粗研，觀察絲杠螺紋表面的顏色分布，直至絲杠螺紋與粗研工裝的絲杠螺紋的輪廓面能夠全部貼合。粗研過程中，將研磨線速度控制在 40～45m/min，并且必須準(zhǔn)備多套粗研工裝，每隔 20～30min更換一次粗研工裝，以此保證粗研工裝磨損均勻，避免因粗研工裝的過度磨損而導(dǎo)致絲杠螺紋產(chǎn)生較大的齒形輪廓誤差。
f. 清洗零件：用洗滌劑或無水乙醇及無紡綢布將工件的絲杠螺紋徹底清潔，去除研磨劑與切屑。
g. 余量自檢：用專用檢測設(shè)備檢測絲杠螺紋的研磨余量、尺寸精度、幾何精度和齒面輪廓度等，要求絲杠螺紋的研磨余量在0.01～0.02mm，尺 寸精度、幾何精度和齒面輪廓度達(dá)到最終技術(shù)指標(biāo)要求的75%以上。
h. 初步精研：將調(diào)制的精研研磨劑均勻涂敷在工件絲杠螺紋的表面，采用精研工裝對(duì)絲杠螺紋全程進(jìn)行初步精研。初步精研前，在精研工裝的矩形調(diào)節(jié)槽中加墊銅皮，并適當(dāng)擰緊精研工裝的調(diào)整螺釘，從而適應(yīng)絲杠螺紋齒面輪廓各處的研磨余量。初步精研過程中，根據(jù)精研工裝在絲杠螺紋不同位置的阻力大小，確定絲杠螺紋形狀及尺寸誤差較大的位置，并通過增加研磨壓力與停留時(shí)間對(duì)研磨阻力較大的位置進(jìn)行重點(diǎn)研磨，直至阻力均勻且順滑。
i. 清洗零件：用洗滌劑或無水乙醇及無紡綢布將絲杠螺紋徹底清潔，去除研磨劑與切屑。
j. 多次精研：將調(diào)制的精研研磨劑均勻涂敷在絲杠螺紋的表面，再次采用精研工裝對(duì)絲杠螺紋全程進(jìn)行多次最終精密研磨。研磨前去除銅皮， 并根據(jù)精密研磨過程中的阻力大小，適當(dāng)調(diào)整精研工裝的調(diào)整螺釘，逐步收緊精研工裝，以適應(yīng)精密研磨過程中絲杠螺紋尺寸的變化。精密研磨過程中，將研磨線速度控制在30～35m/min，并且在研磨過程中必須準(zhǔn)備多套精研工裝，每完成一次精密研磨，更換一次精研工裝，以此保證精研工裝磨損均勻，避免因精研工裝的過度磨損而導(dǎo)致絲杠螺紋產(chǎn)生較大的加工誤差。
k. 精度終檢：將工件的絲杠螺紋徹底清潔，并采用專用檢測設(shè)備對(duì)絲杠螺紋進(jìn)行最終的精度檢測，確定絲杠螺紋的尺寸及形狀精度、輪廓度、徑向圓跳動(dòng)、螺距及表面質(zhì)量等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否滿足圖樣要求；若滿足，則進(jìn)行螺紋拋光；若不滿足，則重復(fù)多次精研與精度終檢。
l. 螺紋拋光：使用沾有調(diào)制拋光劑的綢布繩帶對(duì)工件的絲杠螺紋進(jìn)行多次全程拋光，直至絲杠螺紋所有齒面的表面粗糙度達(dá)到圖樣要求。拋光 過程中須不斷更換沾有調(diào)制拋光劑的綢布繩帶，操作人員必須佩戴防毒護(hù)具及防護(hù)手套。
