滚珠丝杠滚道表面的研磨

滚珠丝杠滚道表面的研磨

滚珠丝杠直接决定数控机床的加工精度、精度稳定性和保持力，是高档数控机床的核心执行部件。在国家重大科技项目的支持下，行业龙头骨干企业滚珠丝杠，产品在刚性和综合性能方面取得了显著进步，但精度保持时间与海外滚珠丝杠，高端副产品相比仍有明显差距，成为制约国内滚珠丝杠副产品在高档数控机床上应用的突出瓶颈问题。通过对数控机床企业的实地调研和国家科技重大承担单位前期的大量可靠性试验表明，影响滚珠丝杠二级精度保持时间低的主要失效形式之一是磨损，磨损导致精度损失加速，影响产品行业认可度。该行业突出的共性基础技术问题，成为国内滚珠丝杠赶超或赶超国外高端产品的关键。

滚珠丝杠是数控设备的核心部件之一，它可以将丝杠或螺母的旋转运动转化为沿丝杠轴向的直线运动，也可以将直线运动转化为旋转运动。与接触螺旋面间滑动摩擦阻力大的滑动丝杠传动不同，滚珠丝杠副将滚珠置于丝杠与螺母滚道之间，克服了运动时低值和占优势的滚动摩擦，所需驱动力矩仅为滑动丝杠的三分之一。由于滚珠丝杠具有定位精度好、传动效率高、可靠性高、使用寿命长等优点，广泛应用于数控机床的进给系统中传递力和运动，是数控机床的关键功能部件。特别是在有特殊要求的场合（如重型机械和航空航天），滚珠丝杠发挥着不可替代的作用。

精密和超精密加工技术与装备在现代军事、航空航天工业和高端民用产品制造中发挥着非常重要的作用，对我国工业的发展具有重要影响。超精密加工主要包括以下领域：超精密切削（车铣）、超精密磨削、超精密磨削和抛光(机械磨削、机械化学磨削和抛光等。超精密特种加工（电子束、离子束、激光束加工等）和新开发的纳米技术。

磨削是精密零件的精密加工方法之一，是工业社会早期出现，然后开始大规模推广应用的精密加工方法。在各种精密加工方法中，精密切削和精密磨削的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工刀具等相关技术的支持，并且受到环境因素的影响和限制，要真正实现高精度加工是非常困难的。精密磨削技术以其独特的加工原理、简单的加工设备结构、对设备制造精度和环境因素的低要求，成为精密加工技术的重要组成部分。

磨削技术广泛应用于金属的高精度加工，许多学者对此进行了研究。研究了钽钨铪合金的超精密镜面磨削，并使用了几种氧化铝和碳化硅颗粒进行磨削实验。研究发现，使用氧化铝磨料时，钽钨铪合金表面会产生裂纹。磨削压力过高时，磨料容易嵌入工件表面，使表面质量变差，还对铝合金手机外壳进行了超精密镜面加工实验。结果表明，抛光压力越高，工件加工效率越高，但粗糙度不断增加。粒度越小，单位面积的单个磨粒力越小，加工效率越低，但表面质量越高。抛光垫的粗糙度越大，储存的抛光液越多，加工效率越高。但表面去除的残渣容易留在抛光垫中，导致工件容易被划伤。在铝合金球体镜面抛光的研究中，结果表明，当使用较细的磨粒时，工件的表面粗糙度不随磨削压力而变化。四轴球磨机用于研磨钛球表面。实验结果表明，磨粒尺寸越大，磨粒切削深度越大，表面粗糙度越大。磨削速度对工件表面粗糙度的影响不明显；增加研磨压力会降低球体加工表面的粗糙度。

磨削是提高滚珠丝杠导程精度和改善表面质量的有效手段。一般来说，滚珠丝杠光整是用砂轮磨削钢丝杠外滚道，以满足加工精度要求。然而，随着工业需求的不断提高，用砂轮磨削滚珠丝杠副很难满足需求。精密磨削通常不仅适用于各种设备，而且可以在不同的环境下加工螺钉。因此，与传统的用砂轮磨削滚珠丝杠的方法相比，磨削在丝绸杠外滚道的高精度加工中越来越重要。第一台光栅刻划机的螺杆就是用磨削制成的，虽然近年来螺纹车削和磨削的精度有了很大的提高，但国内外仍有许多厂家采用磨削技术来提高和修复螺杆的精度。此外，对于经常作为螺杆研究参考的滚动轴承，国内外制造企业也采用磨削来超精加工内外圈滚道和轴承滚珠。因此，采用磨削技术精加工螺纹滚道是非常可行的。