[科普中国]-梯形丝杠

旋风铣削丝杠加工中螺纹与滚花一次完成工艺效率高，成本低，加工精度要求不太高的产品，其结构设计思路、方案有较好的推广应用价值。

螺纹加工零件加工零件为活动扳手调节开口宽度的螺轮，材料为20号圆钢，牙侧有一定粗糙度要求，切断处螺牙部需要倒角，中间销孔与外圆柱面必须有较好的同轴度，否则调整时不会灵活自如，甚至卡死，为便于大拇指握持拨动，其表面要有平行于轴心线的直纹滚花。

加工技巧丝杠加工原来采用车削加工，工艺路线为:冷拔→滚花→车螺纹→校正→钻孔→切断→倒角，不仅效率低、成本高，且由于小圆钢刚度低，车削、滚花时易变形，小号螺轮不能生产，为此我们设计了旋风铣削丝杠设备，不仅将转速由经验认定的1000r/min左右提升至2000r/min以上而且将铣丝滚花一次完成。 其工艺路线变为:冷拔→滚花、铣丝→校正→钻孔、切断→倒角。虽然旋风铣削使小径工件有较大变形（大径件变形较小），但校正也容易。改进后的工艺具有如下特点：

表面粗糙度值减小；

由切削力引起的振动减少；

小径工件螺距累积误差有一定增加。

结构设计设备由车床改装，工件转动，刀盘及滚花刀架移动。去掉车床刀架部分，在溜板上配装铣削头及自制跟刀架，将滚花刀装于跟刀架上，跟刀架置于铣刀盘前面。工件左端用卡盘夹紧，右端去掉尾座，安装一带较长空心管的支架，这样一次可以装夹较长原料（相当于一次铣削长度的两倍以上），将铣削部分截断后加工，可以减少端料浪费。

专门设计时，由光杆带动丝杠在螺母中转动，丝杆左端装弹簧夹头，工件向左转动进给，光杆、丝杆皆用空心管加工而成（减少端料浪费）。因为中间悬空较长，可以考虑用辅助支架托起。

滚花刀的装夹装置。两种设计的滚花刀装置方式相同，只是支承架与机床的连接部分有所区别。在支承架上加工一孔，在加工部位对面横向过孔中心线铣槽与通孔：槽宽与滚花刀柄等宽，深与刀柄等高，靠近槽接孔处下边齐槽根部垂直铣一窄细槽，便于滚花挤出的细微铁屑流出，防止滚花轮滞塞、卡紧。滚花刀用快换盖板压住，由带梅花手柄的螺杆将滚花刀柄顶紧。圆钢经过导向套后被滚花，紧接着被高速铣削，实现两道工序一次完成。导向套用工具钢调质加工而成，其上铣一开口，长与支架端面平。导向套定位销孔、装配螺钉与支架配作，要确保开口正对槽中心线。

注意事项材料必须是正规牌号的圆钢，否则工件表面易形成鳞刺等，铣刀易破损崩裂，滚花刀耗损迅速：

加工、装配时必须使滚花刀在槽内移动较轻松，又不致间隙太大，如果间隙过大，工作时滚刀轮倾斜，滚出的花纹不匀，本身也易损坏：

压板尽量将滚花刀全部封闭，以防切屑、杂物等溅入：

工作时切勿润滑冷却滚花刀，以防与之接近的硬质合金刀片受损：

先开动车床，让工件转动，再拧紧螺杆，防止静摩擦力过大，工件打滑：

选用制造优良的滚花刀减少换刀次数：

定期拆开快换盖板，清理刀槽1。

种类滚珠丝杠和梯形丝杠在很多情况下不能互换，总是需要在精度、刚度和负载容量之间进行权衡。规格和性能之间不一定完全对应。

滚珠丝杠和梯形丝杠的应用有一些区别。原始设备制造商的应用系统很多时候需要“正合适”的产品，而梯形丝杠往往是正确的选择。梯形丝杠产品很容易结合具体的应用来进行调整，以达到预期性能，同时将成本控制在最低限度。在某些情况下，需要在设计阶段进行寿命测试，不过对于原始设备制造商来说，在前期进行此类的额外工作，有助于降低产品成本。滚珠丝杠可以连续运行，承受高得多的负载，并达到更快的速度，为此而增加成本是值得的。对于最终用户来说，滚珠丝杠具有良好的可预测性，因而是确保快速集成和可靠性的最佳选择。比如，工厂自动化系统在很大程度上就依赖滚珠丝杠技术。当然，有很多原始设备制造商应用系统也需要滚珠丝杠，比如机床行业。对于原始设备制造商来说，决定技术的是性能和成本，而不是可预测性。

旋风铣削法旋风铣削法是一种高效率的螺纹加工方法，适用于批量较大的螺纹粗加工，其工艺是用硬质合金刀对螺纹进行高速铣削，它具有刀具冷却好、生产效率高的优点。精度要求不高的螺纹，可用此法一次完成切削加工。旋风铣削刀的回转轴线与工件轴线为空间位置关系，交叉角度为β角（等于螺旋升角）。其加工过程包括工件的旋转运动，工件的螺旋轴向进给运动（或刀具进给），铣刀盘上刀刃的旋转运动。

滚珠丝杠滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。1

优势1、传动效率。滚珠丝杠的传动效率大约是90~96%，梯形丝杠的传动效率大约是26~46%。即如果驱动同样大的负载，采用滚珠丝杠可以使用更小的驱动功率，例如更小功率的电机，既可降低成本，亦可降低能耗。

2、传动速度。滚珠丝杠是滚动摩擦，梯形丝杠是滑动摩擦，工作时前者的温升远低于后者，因此可以承担高速传动任务。

3、使用寿命。滚动摩擦的表面损伤比滑动摩擦的小很多，因此在清洁、润滑等条件符合时，滚珠丝杠的维持寿命比梯形丝杠高得多。

4、自锁性。自锁性一般与传动效率成反比，因此，滚珠丝杠几乎没有自锁性，而梯形丝杠具有一定的自锁性（视乎导程角的大小和工作面粗糙度）。

5、经济性。滚珠丝杠因其结构较梯形丝杠复杂，价格仍然比梯形丝杠高。不过，随着自动化设备的增多而产量增大，价格差异越来越小1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学