机床丝杠热处理实例
高性能GCr15钢滚珠丝杠的热加工工艺_樊伟_王科社_查初亮
本流程的主要特点是冷加工和热加工交替进行 ， 热加工可以提高材料的综合力学性能， 去除工件的内 应力， 还可以改善材料的切削性能， 为冷加工的顺利进 行奠定基础。 2． 1 预备热处理 预备热处理主要分为调质处理和球化退火 。一般 情况下选择调质处理， 但若丝杠全长 Z l ≤300 mm 且 公称直径 D0 ≥25 mm 时， 选择球化退火。 2． 1． 1 调质处理 调质处理主要是淬火和高温回火， 设备选用的是 ， 2 。 井式电阻炉 调质处理工艺见图
收稿日期： 2014-05-17 作者简介： 樊 基金项目： 北京市科技计划项目（ Z121100001612010 ） 伟（ 1989 —） ， 男， 硕士研究生， 主要研究方向为复杂机电 Email： haoyangzhihai @ 126． com。 通 讯 作 者： 王 科 系统集成设计技术， Email： WANGKESHE@ 126． com 社， 教授， doi： 10． 13251 / j． issn． 02546051． 2014． 12． 013
Hot working process of highperformance GCr15 steel ball screw
Fan Wei1 ，Wang Keshe1 ，Zha Chuliang2 （ 1． School of Electromechanical Engineering，Beijing Information Science and Technology University，Beijing 100192 ，China； 2． Beijing Machine Tool Ｒesearch Institute，Beijing 100102 ，China） Abstract ： Hot working process of GCr15 steel ball screw is introduced，including preheating treatment，hightemperature aging，surface heat treatment ，cryogenic treatment，stabilization treatment and so on． Good comprehensive properties of ball screw can be obtained by reasonably controlling process parameters of all the stages． Key words： GCr15 steel ball screw； conditioning treatment； hightemperature aging； surface heat treatment； cryogenic treatment； stabilizing treatment
热处理工艺课程设计- -滚珠丝杠
目录第一章热处理工艺课程设计的目的 (3)第二章热处理工艺课程设计的内容和步骤 (3)2.1 滚珠丝杠的简图 (3)2.2 技术要求 (3)2.3 材料的选择 (3)2.4 GCr15钢的化学成分及合金作用 (4)2.5 GCr15滚珠丝杠的热处理流程及工艺设计 (4)2.6 总工艺曲线 (11)第三章挂架、装具、夹具 (11)第四章热处理工艺分析 (12)4.1 球化退火工艺分析 (12)4.2 淬火工艺分析 (13)4.3 高温回火工艺分析 (13)4.4 去应力退火工艺分析 (14)4.5 中频淬火工艺分析 (14)4.6 低温回火工艺分析 (14)4.7 稳定化回火工艺分析 (14)第五章热处理工艺的检验 (14)第六章热处理工艺规范及操作守则 (15)第七章热处理工艺设计的见解及体会 (17)第八章热处理工艺卡 (19)参考书目 (20)1、热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是材控专业热处理方向学生的一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节，其目的是：(1) 培养学生综合运用所学热处理知识去解决工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。
(2) 学习热处理工艺课程设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等。
(3) 进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2、热处理工艺课程设计的内容和步骤2.1 滚珠丝杠的简图2.2技术要求1、退火后组织：点状或细粒状P。
按JB1255—81评定2-3级合格；2、退火后硬度：187—229HBS，碳化物网按JB1255—81评定≤2级合格。
3、丝杠硬度：58--62 HRc。
2.3材料的选择2.3.1 GCr15钢的性能GCr15钢具有高硬度、高耐磨性和在高温下稳定的机械性能，由于承受极高的交变载荷，滚珠与套圈的工作接触面很小，产生极大的摩擦，因而要求具有较高的疲劳极限、极高均匀的硬度和耐磨性，还有一定的韧性和淬透性，并在大气和润滑介质中具有一定的抗蚀能力，而Gcr15钢具有良好的成分设计和工艺性能，用于制造滚珠丝杠还是适宜的。
gcr15制滚珠丝杠热处理工艺研究
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S7332螺纹磨床丝杆热处理生产工艺过程设计
1.前言热处理工艺课程设计是《材料科学基础》﹑《金属工艺学》﹑《材料力学性能》以及《金属材料学》等课程学习的基础上开设的，它是金属材料工程专业一个重要的实践性教学环节，对提高学生综合应用所学知识解决工程实际问题以及创新设计的能力具有重要作用。
课程设计不但能使我们巩固学过的专业知识，而且还能为我们走上工作岗位打下良好的基础。
课程设计的任务是进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。
根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择或选定装夹具，作出热处理工艺卡。
现代工业的飞速发展对机械零部件﹑工模具等提出的要求愈来愈高。
热处理不仅对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。
热处理工艺的最佳方案是在能够保证达到根据零件使用性能和由产品设计者提出的热处理技术要求的基础上，设计的一种高质量、低成本、低消耗、清洁、高效、精确的热处理工艺方法。
为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后根据其经济性﹑方便性﹑质量稳定性和便于管理﹑降低成本等因素，确定出一种最佳方案。
合理的热处理工艺不但可以强化金属材料，充分挖掘材料性能潜力，降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量，大幅度延长机器零件的使用寿命。
确定热处理工艺方案后，首先应根据零件的材料特性及技术要求，选择热处理加热设备、加热、保温时间与冷却方式。
在此基础上，制定编制热处理工艺规范，设计零件在有关热处理工序使用装夹具及校直装置等。
最后，编写主要热处理工序的操作守则。
通过课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
机床滚珠丝杠用钢的热处理工艺研究
机床滚珠丝杠用钢的热处理工艺研究摘要：机床滚珠丝杠是现代机床中常用的重要传动元件，对于其耐磨性、耐腐蚀性以及使用寿命的要求越来越高。
本文通过研究机床滚珠丝杠用钢的热处理工艺，旨在改善滚珠丝杠的性能，提高其使用寿命和可靠性。
关键词：机床滚珠丝杠，热处理工艺，耐磨性，耐腐蚀性，使用寿命，可靠性引言：机床滚珠丝杠是机床中重要的传动装置，它能够将旋转运动转化为线性运动，并且具有高精度、高刚度、长寿命等优点。
然而，在机床滚珠丝杠使用过程中，由于受到外界工作环境和工作条件的影响，滚珠丝杠易受到磨损、腐蚀等因素的侵害，从而导致其性能下降、寿命缩短。
为了改善机床滚珠丝杠的性能和延长其使用寿命，热处理工艺作为一种重要的手段被广泛应用于滚珠丝杠的生产和制造中。
一、机床滚珠丝杠的热处理工艺热处理是利用材料在一定温度下经过加热、保持时间和冷却等工艺过程，改变材料的组织和性能的方法。
对于机床滚珠丝杠用钢的热处理工艺，主要包括淬火、回火、冷却等步骤。
1. 淬火淬火是将材料加热到临界温度以上（也称为过共晶温度），然后使之迅速冷却。
通过淬火，可以使材料的组织发生相变，形成较硬的马氏体组织，并提高材料的硬度和强度。
淬火过程中冷却速度的控制是关键，过快或过慢的冷却速度都会影响材料的性能。
2. 回火回火是对淬火后的材料进行加热处理，目的是减轻淬火时产生的残余应力，改善材料的塑性和韧性。
回火温度的选择也非常重要，过低的回火温度可能导致组织中的残余奥氏体含量较高，从而降低材料的硬度和强度；过高的回火温度则可能使材料的硬度和强度下降过多。
3. 冷却冷却是对回火后的材料进行降温处理，使其恢复到室温。
冷却速度较慢，可以保证材料获得较好的韧性和冲击韧性，但可能牺牲一定的硬度和强度；冷却速度过快，则可能导致材料易碎化，从而影响滚珠丝杠的使用寿命。
二、热处理对机床滚珠丝杠的影响1. 提高耐磨性经过适当的热处理工艺，机床滚珠丝杠用钢的硬度和强度得到提高，使其能够更好地抵抗外界摩擦力和引力的作用，从而更加耐磨，延长使用寿命。
丝杠磨削过程中的温度场和热变形分析
丝杠磨削加工 过程
中， 边界条件 非常
复杂且多 变。基 于 前面 的假设 ，在本
ｔ ｜ …
本文利用有限元分析理论 ，对磨削过程 中丝杠进行 了瞬态 、稳态热分析 ，并以丝杠稳态热分析 的温度场为 依据 ，计算出丝杠 的热变形 ，为精密丝杠 的误差 补偿提 供 了一定 的依据 ，最后用分析结 果和在上海机床 厂对丝 杠温度以及热伸长进行 实时测 量的结果进行对 比， 而 从
误差必须对丝杠热变形规律进行定量分析 。
（）由于两端部的换热系数较小 ， ３ 热量散失也较小， 可认 为两端部绝热，顶尖发热对螺纹部分影响较小 。
２ 有限元分析中的关键技术 ．
有限元分析是机械 结构 虚拟性 能分析 的重要 手段 ，
通过有 限元分析能对产 品的性能特点 和影 响产品性能 的 薄弱环节进行全面掌握 。有限元建模是有 限元 分析 中比
维普资讯
丝 杠 磨 削 过 程 中 的 温度 场 和 热 变 形分 析
上海理工大学 （ｏ ｏ ３ 陈 琳 ２ｏ９ ） 李郝林
精密滚珠丝杠副是数控 机床以及加工 中心 的关键 部 件 ， 到精密传动和定位的作用。随着数 控机床加工 精 起 度的不 断提高 ，对滚珠丝杠 的精度要求也随之提 高。众 所周知 ， 丝杠 属于细 长类 零件 ，其 长径 比一般 为 ２ ０～ ５ ， 以其刚性很差 。为了保证丝杠在使用 中具有较高 ０ 所 的精度保持性 ，一般把精密磨削作为丝杠加 工的最终工 序 ，其对丝杠精度起决定性 的作用 。磨削过程 中磨削热 引起的热变形则是精密丝杠磨削过程 中重要 的误差 来源 之一 ，为了提高丝杠的磨削精度 ，必须对丝杠磨 削过程 中工件的热变形进行有效的控制 。由于精密丝杠热 变形 的不均匀性和非线性特征 ， 其热 变形 误差的大小 随加工 过程中砂 轮位置而变化 ，因而对 于丝杠 的热变形误差 的 分析是一件 困难的工作 。要精确地消 除热 变形 所带来 的
滚珠丝杠的选材热处理工艺分析
滚珠丝杠的选材热处理工艺分析专业：机械设计与制造班级：机械设计与制造1班姓名：学号：成绩：丝杠是由不同齿形的牙齿呈螺旋线围绕细长圆柱形轴心而构成的细长零件，它通过螺纹齿所形成的螺旋线传递等分精度与力距，从而实现回转运动与直线运动的相互转化。
丝杠按工作时的滑动特性，可分为滑动丝杠与滚珠丝杠两大类。
近年来，随着机械制造业的发展，滚珠丝杠由于其具有很小的摩擦阻力和极高的传动效率，逐渐取代滑动丝杠，被广泛应用于各种车床、铣床、镗床等工业设备和精密仪器的制造。
轴承寿命是丝杠材料的最主要性能指标。
丝杠轴承的疲劳寿命是一个统计概念，即在一定的载荷条件下，用破坏概率与循环次数之间的关系来表示。
除疲劳寿命之外，丝杠还必须满足高速、重载、精密、长寿的工艺要求。
因而要求丝杠具有高强韧性、表面高硬度耐腐蚀，淬透性好、尺寸精度高、尺寸稳定性好等技术指标。
表1给出了丝杠钢的性能指标要求。
丝杠的性能获得，与丝杠的选材及热处理工艺密不可分，本文就丝杠材料的选择和热处理工艺做一简要概述。
表1-1 丝杠钢的性能指标要求对于提高丝杠材料的疲劳寿命，近20年来，国内外开展了大量研究工作。
最新的研究结果表明，钢中的夹杂物和碳化物缺陷作为钢种已存在的裂纹，在外加应力诱变下，极易向内扩散，并造成材料疲劳寿命的显著降低。
因此，在选择丝杠材料时，应严格控制和消除钢中夹杂及缺陷，提高钢的材纯净度和组织均匀性。
为保证轴承钢质量，国家业已颁（换）发了多项轴承钢生产许可证，对国内各大轴承钢生产厂家的产品质量做出了更高要求，同时也使各生产厂家相继采用了大容量电弧炉和真空精炼设备进行轴承钢的生产，保证了丝杠钢的质量。
滚珠丝杠的性能要求有：①高硬度，为保持精度，一般要求硬度达HRC58~62；螺母内螺纹滚道则要求硬度为HRC60~64。
②高强度，滚珠丝杠副要求有高的承载能力，并能带动重的负荷做精确运动，一般都要求其抗拉强度σ≥700MPa。
b③良好的韧性，要选用高韧性的钢材，表面又要达到一定的硬度和耐磨性。
滚珠丝杠的选材及热处理工艺分析
滚珠丝杠的选材及热处理工艺分析吴元徽(南京工业职业技术学院,江苏南京210046)摘 要:从长期的生产实践出发,针对滚珠丝杠的服役条件,对材料的选用、制造加工工艺路线的编制、热处理工艺过程及质量检验的方法进行了详细的分析、探讨,对同类产品的热处理生产具有一定的参考价值。
其中滚珠丝杠传动效率高,动作灵敏,进给均匀平稳,低速无爬行,定位精度与重复精度高,使用寿命长,广泛应用于数控机床与加工中心。
关键词:滚珠丝杠;热处理工艺;质量检测中图分类号:T G 3 文献标志码:AAnalysis of Ball Screw Material Selection and Heat Treatment ProcessW U Y uanhui(N anjing Institut e o f Industry T echno log y,N anjing 210046,China)Abstract:A cco rding to lo ng term pr oductio n pr actice and ball screw serv ice co nditions,the author car ries out a detailed analysis of mat erial selection,manufactur ing pr ocessing ro ute o f t he preparation,heat t reatment pr ocess and quality testing met ho ds.It has a cert ain reference v alue for the heat tr eatment o n t he pro ductio n o f similar pro ducts.Key words:Ball screw ,H eat treatment process,Q ualit y detection丝杠是各类机床上的关键传动件,是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动的传动、定位功能部件。
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一、工作条件以及材料与热处理要求
1.条件: ≤级精度受力不大如各类机床传动丝杠
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
2.条件: ≥7级精度受力不大轴颈方头等处均不需淬硬如车床走刀丝杠
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: 7-8级精度受力较大如各类大型镗床、立车、龙门铣和刨床等的走刀和传动丝杠
要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250σb≥850N/mm^2;方头、轴颈局部淬硬HRC42金相组织：均匀索氏体
4.条件: 8级精度中等负荷要求耐磨如平面磨床砂轮架升降丝杠与滚动螺线啮合
要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250中频表淬HRC54 调质后基体组织:均匀索氏体+细状珠光体
5.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如丝杠车床齿轮机床、坐标镗床等的丝杠
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
6.条件: ≥6级精度要求抗腐蚀、较高的抗疲劳性和尺寸稳定性.如样板镗床或其他特种机床精密丝杠.
要求: 38CrMoAlA 调质HB280渗氮HV850调质后基体组织均匀的索氏体渗氮前表面应无脱碳层
7.条件: ≥6级精度要求耐耐磨、尺寸稳定但负荷不大如螺纹磨床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)
要求: 9Mn2V(直径≤60mm)、CrWMn(直径＞60mm)球化退火后球状珠光体1.5-4级网状碳化物≤3级硬度≤HB227淬火硬度 HRC56+0.5金相组织回火马氏体无残余奥氏体存在
8.条件: ≥6级精度受点负荷的如螺纹或齿轮磨床、各类数控机床的滚珠丝杠
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;回火马氏体二、
备注:
1.丝杠的选材与处理;
(1)丝杠的主要损坏形式一般丝杠(≤7级精度)为弯曲及磨损;≥6级精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化
(2)丝杠材料应具有足够的力学性能优良的加工性能不易产生磨裂能得到低的表面粗糙度和低的加工残余内应力热处理后具有较高硬度最少淬火变形和残余奥氏体常用于不要求整体热处理至高硬度的材料有45、40Mn、40Cr、T10、T10A、T12A、T12等.淬硬丝杠材料有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
(3)热处理: 一般丝杠:正火(45钢)或退火(40Cr)除应力处理和低温时效调质和轴颈、方头高频淬火与回火精密不淬硬丝杠: 除应力处理低温时效球化退火调质球化如遇原始组织不良等还需先经900℃(T10、T10A)-950℃(T12、T12A)正火处理后再球化退火或直接调质球化精密淬硬丝杠: 退火或高温正火后退火除应力处理淬火和低温时效
2.考虑热加工工艺性丝杠结构设计注意事项:
(1)结构尽可能简单避免各中沟槽、突变的台阶、锐角等尤其是氮化丝杠更应避免一切棱角
(2)丝杠一端应留空刀槽.凸起台阶或吊装螺钉孔便于冷热加工中吊挂用
(3)不应有较大的凸阶以免除局部镦粗的锻造工序.
3.滚珠丝杠副的材料与热处理:
材料选用;滚珠丝杠;L≤2m、Φ40-80mm变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用CrWMn整体淬火。