丝杆是如何加工的？

丝杆的工作原理：
丝杆轴上有一个螺旋线，而螺母上则有与之相配合的螺旋槽，当丝杆轴旋转时，螺母便沿着丝杆轴的轴向方向移动，将旋转运动转化成线性运动。

丝杆的种类：

根据摩擦特性，丝杆可以分为滑动丝杆、滚动丝杆以及静压丝杆。

滑动丝杆与滚动丝杆具有不同精度标准：

1）滑动丝杆有4~9共6个等级，精度依次降低，其中4级最高，一般很少使用；5级用于精密仪器与精密机床，如坐标镗订、螺纹磨床等；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。

2）滚动丝杆一般有6~7个精度等级，如在JIS标准中，滚珠丝杆精度等级分为C0、C1、C3、C5、C7、C10共6个等级，而国内等级精度分为P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10共7个等级。

滑动丝杆：主要由丝杆、螺母、滑块和导向装置等组成。	结构简单，制造方便，常用于恒速传动领域，如数控机床、注塑机、模压机等。丝杆通过在螺母中旋转来传递运动，螺母是与丝杆螺距相同的螺纹，与丝杆进行相对运动，滑块与丝杆一起运动，将旋转运动转化为直线运动，导向装置用来支撑和引导滑块沿着丝杆轴向方向移动。此外，还包括一些辅助部件，如润滑系统、密封件等，用于保持丝杆的正常运行和防止外部环境对丝杆的影响。滑动丝杆的摩擦阻力较大，传动效率较低，定位精度和轴向刚度较差。
滚珠丝杆：由螺杆、螺母、滚珠和预压片组成。	螺纹轴表面刻有螺纹形状的凹槽，用于放置滚珠，螺母是与螺纹轴配合使用的零件，内部有与滚珠相匹配的导槽，滚珠位于螺纹轴和螺母之间，预压片用于对滚珠施加预压力，消除间隙并提高丝杆的刚度。反向器、防尘器用来保证滚珠丝杆的正常运行和防止外部环境对丝杆的影响。滚珠丝杆相比于普通的梯形丝杆，其在自锁性、传动速度、使用寿命、精度和传动效率方面优势明显。滚珠丝杆采用滚珠和钢球等滚动体，不仅适用于更高速的运动，相对应的机械损耗也较小，其线性运动精度要比滑动类型丝杆更高，并且在传动精度稳定性方面表现更出色，使用寿命更长。
滚柱丝杆：由螺杆、行星滚柱、螺母组成。	原理：丝杆是牙型角为90°的多头螺纹，滚柱是具有相同牙型角的单头螺纹，其牙型轮廓通常加工成球面，目的是提高承载能力、降低摩擦、提高效率。螺母是具有与丝杆相同头数和牙型的内螺纹。若干个滚柱沿丝杆圆周方向均匀分布，当丝杆旋转时，滚柱既绕着丝杆轴线公转，又绕自身轴线自转。滚柱与螺母具有相同的螺旋升角，与螺母啮合时能够确保纯滚动并且没有相对轴向位移。 特点：滚柱丝杆在满足精度的同时，承载能力大大加强，但是其结构复杂、加工难度大和成本较高。滚柱丝杆采用滚柱作为滚动体，相比滚珠丝杆具有更大的接触面积，能够承受更大的负荷和冲击，因此具有高刚性和高效率的特点。另外，制造精度和传动精度都很高，能够保证设备的精确定位和稳定运动。
静压丝杆：由丝杆、螺母、液压缸、油管、油泵以及控制阀等构成。	丝杆为外螺纹，螺母为内螺纹，丝杆和螺母运动需要的压力由液压缸提供，油管用于传输液压油，油泵为液压系统提供动力，控制阀用于控制液压油的流量和方向，从而控制丝杆和螺母的运动方向和速度。静压丝杆常应用于精密机床及数控机床的进给机构中，工作原理是通过液压系统将压力油进入到螺纹牙上的油腔内，在接触面上形成压力油膜产生平衡液压力，在螺母和螺杆之间有一层压力油膜，使丝杆副与螺母不直接接触，在压力油膜上滑动，零件之间处于液体摩擦状态。静压油膜位于静压螺母和精密丝杆之间，静压螺母和丝杆本身并不接触，因此几乎没有磨损，具有很好的减震性和静音性。静压丝杆的摩擦阻力很小，磨损小，效率高。其螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同，目的在于获得良好油封及提高承载能力，但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。

滚柱丝杆与滚珠丝杆相比的优势：

（1）滚柱与丝杆接触半径更大，且所有滚柱同时参与啮合，接触点多，比滚珠丝杆在相同丝杆直径下承载能力提高6倍、相同负载下比滚珠丝杆节省1/3空间、寿命提高14倍、工作环境温度范围提高2倍。当滚柱丝杆直径为120 mm时，其推力可达120 t。
（2）滚柱丝杆用滚动摩擦代替滑动摩擦，与滚珠丝杆传动效率相当，润滑良好的情况下效率可达90%。
（3）滚柱相对于螺母没有轴向运动，因此具有加速、旋转和减速的能力，转速可达6000 r/min，直线速度2 m/s，加速度7000rad/s2，滚珠丝杆难以做到。
（4）采用行星机构控制滚柱运动，不需要滚动件循环装置，且高速运转时产生的振动噪声较小。

丝杆分类	细分品类	图示	优势	劣势
滑动丝杆	梯形丝杆等		结构相对简单，制造成本较低，具备自锁能力	容易磨损，使用寿命相对较短，且无法达到高精度的传动效果
滚动丝杆	滚珠丝杆		传动效率高，线性运动精度高于滑动丝杆，传动可逆，可实现高速进给和微进给，售价较滚柱丝杆低	制造难度较大，承载能力较低
	滚柱丝杆		在定位精度、速度、加速度、使用寿命、承载力、传动效率、刚度方面优于滚珠丝杆	结构复杂，制造难度高，制造成本高，售价高
静压丝杆			摩擦阻力很小，磨损小，效率高；运行时没有哚音和振动；传动精度高；	对油膜的要求高；油膜厚度受温度和压力的影响较大，对工作环境的要求较高；需要专门的液压系统来提供压力油，增加了系系统复杂性和成本

丝杆部件加工难度高，对设备要求高。

丝杆有淬硬丝杆和不淬硬丝杆两种，前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杆车床。丝杆是细长柔性轴，刚性较差，结构外形复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形，因此对加工工艺的要求很高。而螺母的内螺纹要求与丝杆外螺纹精确匹配，对精度的要求同样还很高。此外，高精度滚珠丝杆需要对螺纹、沟槽进行精磨加工，生产效率难以提高。

加工难点：

（1）对外圆和螺纹需要分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度。

（2）每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。丝杆的精度要求越高，时效处理的次数也越多。

（3）每次时效处理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止时效处理时产生的变形；并除去氧化皮等，使加工有可靠而精确的定位基面。

（4）每次加工螺纹前，先加工丝杆外圆（切削量很小），然后以丝杆外圆和两端中心孔作为定位基面加工螺纹，逐步提高螺纹加工精度。

丝杆加工工艺类型：

冷轧	优势是简单，步骤短，但是采用冷加工工艺、用模具压出，精度偏低，仅能达到P7级别。
旋风铣	旋风铣是刀盘带动刀具作高速旋转运动，工件缓慢轴向进入，刀具作径向深入切削。优点是生产效率高，并能达到一定的精度（P3级，截形轮廓精度±5μm，圆柱度5μm，表面粗糙度值Ra=0.4μm）。对应的设备为旋风铣床
硬车	又称之为以车代磨，其采用螺纹滚道硬车削技术，生产速度快、加工效率高，但是精度没有磨床的精度高。对应的设备为车床。
砂轮磨削	以先车后磨的方式进行加工制造生产，先把原材料车削到一定精度，再用专用丝杆磨床先粗磨再精磨到所需要的尺寸。这种加工方式优点是精度高，可以达到P1级别

丝杆作为一种重要的机械传动部件，在众多领域发挥着关键作用。随着制造业的不断发展，对丝杆的性能和精度要求将持续提高，相信在技术的不断进步下，中国在丝杆加工工艺方面也将不断优化，从而更好地满足各行业日益增长的需求，推动机械传动领域的进一步发展。

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