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理工精密動態

滾珠絲杠磨損
作者:山東理工精密機械有限公司 時間:2020-12-18 10:02:46 來源:原創

? ? ?材料選用優質GCr15鋼。滾珠絲杠的傳動功能是通過鋼球在滾道內滾動時帶動螺母運動的。由于一般企業采用的鋼球硬度達60HRC,這就要求滾道表面的硬度必須為58~63HRC,硬度太低則滾道不耐磨,硬度超過上限則會大大降低淬火硬化層的力學性能,會在滾道表面產生磨削的裂紋,甚至造成絲杠斷裂。對于滾珠絲杠淬火硬化層深度要求,是基于絲杠耐磨性和長期反復運動的需求,為了保證其能很好地達到設計使用壽命。在對滾珠絲杠淬火硬化層組織的要求中,特別強調馬氏體組織必須控制在1~4級,即隱針狀馬氏體,不允許出現粗針狀馬氏體。根據生產經驗,類似滾珠絲杠這樣精密的滾動軸承類產品,如果淬火組織過粗則有可能在后續的磨削加工中產生裂紋。對于滾珠絲杠編碼感應淬火徑跳的要求是基于兩方面的原因:一是絲杠精度的要求;二是大批量產品生產的要求。在淬火過程中產生的徑跳超過要求,會影響絲杠的批量加工精度。而且淬火過后的絲杠硬度高、脆性大,校正工作難度較大,不利于產品的大批量生產,因此要求淬火時對絲杠徑跳進行嚴格的控制。

? ? ? ? 滾珠絲杠副磨損是指表面之間的相對滑動摩擦導致其工作表面金屬不斷磨損而產生的失效。持續的磨損使各零件逐漸損壞,并最終導致絲杠系統的精度喪失及其他相關問題。按磨損形式通常又分為磨粒磨損和粘著磨損。

?(一)磨粒磨損

磨粒磨損指滾動工作表面之間擠入外來硬質顆粒或異物或金屬表面磨屑相互摩擦而引起的磨損,常在工作表面造成梨溝狀的擦傷或凹痕。其表現為絲杠系統運行劇烈顫抖,有噪聲;滾動運動阻滯,螺母卡死;絲杠、螺母的滾道工作表面有不均勻凹坑,局部剝離。

? ? ? ?產生因素:密封不合適或損壞造成金屬顆粒等異物侵入;安裝或工作環境不清潔,造成污染;潤滑劑不合適等。措施:選擇合適的密封形式,及時更換受損密封件;改善運輸、安裝與使用方法和條件;選用合適潤滑劑并及時更換等。

(二)粘著磨損

? ? ? 粘著磨損是指由于摩擦表面的微顯凸起或異物使摩擦受力不均,在潤滑條件嚴重惡化時,因局部摩擦生熱,造成摩擦面局部變形和材料焊合現象。輕微的粘著磨損稱為擦傷,嚴重的粘著磨損稱為咬合。具體表現為滾珠或滾道變粗;接觸面擦傷、材料卷起。

? ? ? ?產生因素:滾珠在進入與離開承載區時急劇變速;潤滑劑的種類與用量不合適;異物侵入,滾珠滾動受阻;有水侵入等。措施:根據工況選用合適的絲杠產品;適用合適的潤滑劑和潤滑量;改善密封等。

? ? ? 絲杠和螺母采用相同的材料和熱處理工藝,硬度基本相同。雖然螺母滾道面的工作時間比絲杠軸滾道面長,但是實踐中卻發現,絲杠軸的磨損明顯大于螺母,致使絲杠副的有效壽命大大縮短。接觸應力理論分析表明,雖然滾珠與絲杠滾道和螺母滾道的接觸壓力相同,但由于接觸曲率不同,其接觸應力存在較大差異,滾珠與絲杠滾道的接觸應力要大于滾珠與螺母滾到的接觸應力,接觸應力的差異導致二者摩擦特性不同,這是絲杠滾道磨損較快的一個重要原因。根據彈流潤滑理論計算的最小油膜厚度值表明,滾珠與絲杠滾道和螺母滾道接觸副之間無顯著差異,但絲杠為細長軸類零件,剛度較低,在磨削過程中由于振動會導致精磨表面的粗糙度值較高,因而其潤滑狀態要比螺母滾道更惡劣。另外,在高溫狀態下,離心力的作用可能會導致潤滑油脫離絲杠滾道,造成絲杠滾道潤滑狀態進一步惡化。接觸應力大且潤滑狀態差,這兩者綜合作用的結果導致了絲杠滾道磨損過快,影響了絲杠副的有效壽命。

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