专利名称：滚珠丝杠的制作方法
技术领域：
滚珠丝杠技术领域[0001]本实用新型涉及滚珠丝杠。
背景技术：
[0002]滚珠丝杠具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽；螺母，其在内周面具有与丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽；以及多个滚珠，它们以滚动自如的方式装填在由两个螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动路内。进而，当使经由滚珠而与丝杠轴螺合的螺母与丝杠轴相对旋转运动时，通过滚珠的滚动使丝杠轴和螺母沿轴向相对移动。[0003]在这种滚珠丝杠中具备滚珠循环路，该滚珠循环路使滚珠滚动路的起点和终点连通而形成环状的滚珠通路。即，当滚珠一边在滚珠滚动路内移动一边绕丝杠轴转动而到达滚珠滚动路的终点时，滚珠从滚珠循环路的一个端部被S起而通过滚珠循环路内，并从滚珠循环路的另一个端部回到滚珠滚动路的起点。这样，在滚珠滚动路内滚动的滚珠通过滚珠循环路无限循环，因而丝杠轴和螺母能够持续地相对移动。[0004]作为使用滚珠循环路的滚珠循环形式，一般是导管式、盖板式等，然而也公知有使螺母的内周面的一部分凹陷来形成凹槽、并将该凹槽作为滚珠循环路的滚珠循环形式(以下有时也记为“一体式”)。在导管式、盖板式的情况下，构成滚珠循环路的其它部件(回珠管、盖板)安装在螺母上，而在一体式的情况下，由于与螺母一体地形成滚珠循环路，因而无需将其它部件安装在螺母上。[0005]作为制造滚珠循环形式是一体式的滚珠丝杠的螺母的方法，具有通过使用模具等的锻造使螺母的内周面的一部分凹陷来形成所述凹槽的方法(例如参照专利文献I)。专利文献I日本特开2008- 281063号公报[0007]在滚珠循环形式是盖板式的情况下，为了充分确保滚珠循环路的深度并可靠地舀起滚珠，滚珠循环路的径向最内侧部分即盖板的内径面的径向位置位于比螺母的螺纹槽的槽脊部的径向位置靠径向内侧。S卩，盖板的内径面的径向位置在螺纹轴侧，位于比滚珠滚动路内的滚珠的中心的径向位置靠径向内侧。[0008]与此相对，在专利文献I那样的滚珠循环形式是一体式的情况下，滚珠循环路的径向最内侧部分的径向位置是与丝杠轴的螺纹槽的槽脊部的径向位置大致相同的位置，位于比滚珠滚动路内的滚珠的中心的径向位置靠径向外侧。因此，滚珠循环形式是一体式的滚珠丝杠由于滚珠循环路的径向最内侧部分的径向位置与滚珠滚动路内的滚珠的中心的径向位置之间的径向距离的大小，与滚珠循环形式是盖板式的滚珠丝杠相比较，滚珠从滚珠滚动路S起的顺畅性很有可能低。[0009]而且，如专利文献I那样，当通过锻造使螺母的内周面的一部分凹陷而形成凹槽时，凹槽的轮廓部分即凹槽的内表面与螺母的内周面中未形成有螺纹槽的部分交叉的棱部不为角部而变圆(在与凹槽的长度方向正交的平面剖切的情况下的截面是大致圆弧状)，成为所谓的塌角部。[0010]并且，在滚珠循环形式是一体式的情况下，滚珠循环路(凹槽)的与滚珠滚动路(螺纹槽)的连接部分即直线状的两端部和位于两端部之间的曲线状的中间部形成平滑连接的大致S字状，在该滚珠循环路的端部与中间部的边界部分附近，滚珠被酉起在滚珠循环路 (中间部)内。[0011]然而，当在所述棱部形成了塌角部时，与未形成有塌角部、所述棱部为角部的情况相比，位于滚珠循环路的端部与中间部的边界部分的滚珠(以下记为“边界位置滚珠”)与滚珠循环路的接点的径向位置处于径向外侧。即，边界位置滚珠在塌角部的径向最外点与滚珠循环路相接触，因而和在角部与滚珠循环路相接触的情况相比，边界位置滚珠与滚珠循环路的接点的径向位置处于径向外侧。另外，本实用新型中的“径向”是指螺母和丝杠轴的径向。[0012]因此，通过锻造形成了凹槽的一体式的滚珠丝杠由于塌角部的形成而使滚珠从滚珠滚动路S起的顺畅性进一步降低，根据塌角部的大小(形成有塌角部的范围的大小)，很有可能给滚珠从滚珠滚动路的S起即滚珠的循环性造成障碍。实用新型内容[0013]因此，本实用新型的课题是解决上述的现有技术具有的问题，提供这样一种滚珠丝杠即使在形成滚珠循环路的凹槽通过锻造形成在螺母的内周面、螺母的内周面与凹槽的内表面交叉的棱部成为塌角部的情况下，滚珠从滚珠滚动路的S起的顺畅性也高，滚珠的循环性也优良。[0014]为了解决上述课题，本实用新型的方式由如下结构构成。即，本实用新型的一个方式涉及的滚珠丝杠具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽；多个滚珠，它们以滚动自如的方式装填在由螺母的螺纹槽和丝杠轴的螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动路内；以及滚珠循环路，其使所述滚珠从滚珠滚动路的终点返回至起点进行循环，所述滚珠循环路由通过锻造使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成，所述滚珠丝杠的特征在于，所述螺母的内周面与所述凹槽的内表面交叉的棱部为截面大致圆弧状的塌角部，所述滚珠循环路具有与所述滚珠滚动路的连接部分即直线状的两端部、和配置在所述两端部之间的曲线状的中间部，所述多个滚珠中、位于所述滚珠循环路的所述端部与所述中间部的边界部分的边界位置滚珠与所述塌角部·的径向最外点和所述丝杠轴的螺纹槽相接触，角度Θ 2大于角度Θ1，所述角度 ΘI是将所述边界位置滚珠与所述丝杠轴的螺纹槽的接点和所述边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过所述边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度，所述角度Θ2 是将和所述边界位置滚珠相接触的所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过所述边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度。[0015]在该滚珠丝杠中，优选的是，设在与所述丝杠轴的螺纹槽的接点处作用于所述边界位置滚珠的、朝向所述边界位置滚珠的中心的方向的力为Fl，设在与所述塌角部的径向最外点的接点处作用于所述边界位置滚珠的、朝向所述边界位置滚珠的中心的方向的力为 F2，设所述丝杠轴的螺纹槽与所述边界位置滚珠之间的摩擦系数为μ 1，设所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠之间的摩擦系数为μ 2时，所述角度ΘI和所述角度Θ 2被设定成，使所述力F1、所述力F2、因所述丝杠轴的螺纹槽与所述边界位置滚珠之间的摩擦产生的摩擦力μ 1XF1、以及因所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠之间的摩擦产生的摩擦力μ 2XF2这4个力的合力为使所述边界位置滚珠朝向所述滚珠循环路内的方向的力。[0016]并且，优选的是，和所述边界位置滚珠相接触的所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠的中心之间的径向距离h、与所述滚珠的直径da之比h/da是O. 15以下。[0017]本实用新型的滚珠丝杠，由于角度Θ 2大于角度Θ 1，角度Θ I是将边界位置滚珠与丝杠轴的螺纹槽的接点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度，角度Θ 2是将和边界位置滚珠相接触的塌角部的径向最外点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度，因而即使在构成滚珠循环路的凹槽通过锻造形成在螺母的内周面、螺母的内周面与凹槽的内表面交叉的棱部为塌角部的情况下，滚珠从滚珠滚动路的S起的顺畅性也高，滚珠的循环性也优良。
[0018]图1是本实用新型的一个实施方式的滚珠丝杠的剖视图。[0019]图2是螺母的主要部分剖视图。[0020]图3是从螺母的中心侧观察螺母的凹槽的放大图。[0021]图4是在将边界位置滚珠的附近部分在与滚珠前进方向正交的平面剖切的情况下的放大剖视图。[0022]图5是说明在边界位置滚珠与丝杠轴的螺纹槽及塌角部的径向最外点之间产生的摩擦力的、边界位置滚珠的附近部分的放大剖视图。[0023]图6是示出h/da与滚珠丝杠的效率和振动的总值之间的关系的图表。[0024]图7是说明算式的边界位置滚珠的附近部分的放大剖视图。图8是说明滚珠丝杠的制造方法的工序图。[0026]标号说明[0027]1:滚珠丝杠；3 :丝杠轴；3a :螺纹槽；5 :螺母；5a :螺纹槽；7 :滚珠滚动路；9 :滚珠；10 :边界位置滚珠；11 :滚珠循环路；15 :塌角部；17 :径向最外点；22 :凹槽；Da :滚珠的直径；h :塌角部的径向最外点与边界位置滚珠的中心之间的径向距离；F1 :在与丝杠轴的螺纹槽的接点处作用于边界位置滚珠的、朝向边界位置滚珠的中心的方向的力；F2 :在与塌角部的径向最外点的接点处作用于边界位置滚珠的、朝向边界位置滚珠的中心的方向的力；Θ1:将边界位置滚珠与丝杠轴的螺纹槽的接点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、 与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度；Θ 2 :将塌角部的径向最外点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度。
具体实施方式
[0028]参照附图详细说明本实用新型涉及的滚珠丝杠的实施方式。图1是本实用新型的一个实施方式的滚珠丝杠的剖视图(在沿着轴向的平面剖切的剖视图)。[0029]如图1所示，滚珠丝杠I具有丝杠轴3，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽3a ;螺母 5，其在内周面具有与丝杠轴3的螺纹槽3a对置的螺旋状的螺纹槽5a ;多个滚珠9，它们以滚动自如的方式装填在由两个螺纹槽3a、5a形成的螺旋状的滚珠滚动路7内；以及滚珠循 环路11，其使滚珠9从滚珠滚动路7的终点返回至起点进行循环。[0030]这里，参照图1、图2详细说明滚珠循环路11。滚珠循环路11 一体地形成在螺母5 的内周面。详细来说，将通过锻造使螺母5的圆柱面状的内周面的一部分凹陷而形成的凹 槽22作为滚珠循环路11。因此，与导管式、盖板式等的滚珠循环形式的情况不同，不安装用 于构成滚珠循环路11的其它部件。[0031]并且，如图3所示，滚珠循环路11 (凹槽22)的与滚珠滚动路7 (丝杠轴5a)的连 接部分即两端部11a、Ila为直线状，位于两端部11a、Ila之间的中间部Ilb为曲线状。两 端部IlaUla和中间部Ilb的两端平滑连接，在从螺母5的中心观察内周面的情况下的滚 珠循环路11 (凹槽22)的整体形状呈大致S字状。但是，滚珠循环路11的整体形状不限定 于大致S字状。[0032]由于具有这样的滚珠循环路11，因而一边在滚珠滚动路7内移动一边绕丝杠轴3 转动而到达滚珠滚动路7的终点的滚珠9进入滚珠循环路11的一个端部Ila内，从该端部 Ila与中间部Ilb的边界部分(凹槽22的弯曲起点)附近被舀起到滚珠循环路11 (中间部 Ilb)并沉入到螺母5的内部(径向外侧)。然后，通过滚珠循环路11的中间部Ilb而越过丝 杠轴3的槽脊部(螺纹槽3a的螺纹牙)，到达滚珠循环路11的另一端部11a，从该另一端部 Ila回到滚珠滚动路7的起点。[0033]在这样的滚珠丝杠I中，当使通过滚珠9而与丝杠轴3螺合的螺母5和丝杠轴3 相对旋转运动时，丝杠轴3和螺母5就会通过滚珠9的滚动在轴向相对移动。然后，由滚珠 滚动路7和滚珠循环路11形成环状的滚珠通路，滚珠9在滚珠通路内无限循环，因而丝杠 轴3和螺母5能够持续地相对移动。[0034]另外，滚珠循环路11的截面形状(在与滚珠循环路11的长度方向正交的平面剖切 的情况下的截面的形状)可以是圆弧状(单一圆弧状)，也可以为哥特式弧状。并且，螺纹槽 3a、5a的截面形状(在与螺纹槽3a、5a的长度方向正交的平面剖切的情况下的截面的形状) 可以是圆弧状(单一圆弧状)，也可以为哥特式弧状。而且，滚珠循环路11和滚珠滚动路7 平滑地连接。即，滚珠循环路11和滚珠滚动路7连接成，使滚珠9与凹槽22的内表面的接 点的轨迹、和滚珠9与螺纹槽5a的内表面的接点的轨迹平滑地连续。其结果是，滚珠9在 所述滚珠通路内平滑地循环。[0035]在这样的滚珠丝杠I中，如上所述，构成滚珠循环路11的凹槽22是通过锻造使螺 母5的内周面的一部分凹陷而形成的，因而螺母5的内周面(未形成有螺纹槽5a的部分)与 凹槽22的内表面交叉的棱部不为角部而变圆，如图4所示为截面大致圆弧状的塌角部15 (在与凹槽22的长度方向正交的平面剖切的情况下的塌角部15的截面是大致圆弧状)。[0036]因此，在滚珠滚动路7内移动的滚珠9中、到达滚珠滚动路7的终点并位于滚珠循 环路11的端部Ila与中间部Ilb的边界部分的边界位置滚珠10，与塌角部15的径向最外 点17和丝杠轴3的螺纹槽3a相接触。另外，塌角部15的径向最外点17是指塌角部15中 位于螺母5的径向最外侧的部分。[0037]此时，在边界位置滚珠10上，在所述2个接点处，作用有分别朝向滚珠中心的方向 的力。在图4中，将在与螺纹槽3a的接点处作用的力表示为F1，将在与塌角部15的径向最 外点17的接点处作用的力表示为F2。然后，将力Fl的导引垂直方向分量(与径向和滚珠前进方向正交的方向的分量)表不为Fix,将径向分量表不为Fly,将力F2的导引垂直方向分量表示为F2x,将径向分量表示为F2y。[0038]因此，2个力F1、F2的合力F作用于边界位置滚珠10。即，如图4所示，合力F作用于边界位置滚珠10的中心。另外，在图4中，将该合力F的导引垂直方向分量表示为Fx， 将径向分量表示为Fy。[0039]这里，设将与边界位置滚珠10相接触的塌角部15的径向最外点17和边界位置滚珠10的中心连接起来的线为A。并且，设将边界位置滚珠10与丝杠轴3的螺纹槽3a的接点、和边界位置滚珠10的中心连接起来的线为B。而且，设通过边界位置滚珠10的中心并沿着径向的线为C。然后，设线B和线C所形成的角度为Θ 1，设线A和线C所形成的角度为Θ 2。[0040]如果将滚珠丝杠I (凹槽22和螺纹槽3a)制造成使角度Θ 2大于角度Θ 1，则作用于边界位置滚珠10的中心的合力F为使位于滚珠循环路11的端部Ila与中间部Ilb的边界部分的边界位置滚珠10朝向滚珠循环路11内的方向的力(在图4中，右斜上方向的力)。 因此，到达滚珠滚动路7的终点的滚珠9 (边界位置滚珠10)从滚珠滚动路7顺畅地被舀起到滚珠循环路11内，因而所述滚珠通路内的滚珠9的循环平滑，滚珠丝杠I的滚珠9的循环性优良。[0041]这里，考虑到在舀起时作用于边界位置滚珠10的摩擦，角度Θ I和角度Θ 2更优选按以下方式设定。即，设丝杠轴3的螺纹槽3a与边界位置滚珠10之间的摩擦系数为μ 1， 设塌角部15的径向最外点17与边界位置滚珠10之间的摩擦系数为μ 2，则因丝杠轴3的螺纹槽3a与边界位置滚珠10之间的摩擦产生的摩擦力为μ 1XF1,因塌角部15的径向最外点17与边界位置滚珠10之间的摩擦产生的摩擦力为μ 2XF2 (参照图5)，而更优选的是，角度Θ1和角度0 2被设定成，使力？1、力？2、摩擦力ylXFl、以及摩擦力y2XF2这 4个力的合力为使边界位置滚珠10朝向滚珠循环路11内的方向的力(在图5中，右斜上方向的力)。[0042]这样，如果考虑丝杠轴3的螺纹槽3a与边界位置滚珠10之间的摩擦、以及塌角部 15的径向最外点17与边界 位置滚珠10之间的摩擦来设定角度Θ I和角度Θ 2，则边界位置滚珠10更可靠地从滚珠滚动路7被酉起到滚珠循环路11内。因此，所述滚珠通路内的滚珠9的循环更平滑，滚珠丝杠I的滚珠9的循环性更优良。[0043]另外，如果丝杠轴3和螺母5使用相同材料构成，则μ I和μ 2为相同值。在使用不同材料构成的情况下，或者在丝杠轴3的螺纹槽3a与边界位置滚珠10之间的润滑条件、 和塌角部15的径向最外点17与边界位置滚珠10之间的润滑条件不同的情况下，μ I和μ2 为不同值。[0044]此外，当设和边界位置滚珠10相接触的塌角部15的径向最外点17与边界位置滚珠10的中心之间的径向距离为h，设滚珠9 (边界位置滚珠10)的直径为da时，更优选的是使两者之比h/da为O. 15以下。这样，滚珠9从滚珠滚动路7向滚珠循环路11内的舀起的顺畅性进一步提高，因而所述滚珠通路内的滚珠9的循环更平滑，滚珠丝杠I的滚珠9的循环性更优良。[0045]作为一例，说明使用直径da是3. 969mm的滚珠9进行了实验后的结果。表I和图 6的图表示出用振动等级评价了滚珠9的循环的顺畅性的实验结果和滚珠丝杠的效率η。从表I和图6的图表可知，当h超过O. 6mm时(当h/da的值超过O. 15时)，滚珠丝杠的效率下降，振动变大。虽然滚珠9从滚珠滚动路7向滚珠循环路11内的S起是可靠的，但是与 h是O. 6mm以下的情况(h/da的值是O. 15以下的情况)相比，顺畅性稍低。[0046]表I[0047]螺母的内径(mm)h/da振动的总值滚珠丝杠的效率(％)53.40.0219.08787.053.80.0719.30886.554.00.1019.41087.054.20.1218.74687.054.40.1518.32186.554.60.1720.03684.054.80.2022.44883.0·55.00.2223.76582.0[0048]另外，h也能够由下述算式规定(参照图7)。[0049]H = (d/2 + r) — (a + b)[0050]这里，a是边界位置滚珠10与丝杠轴3的螺纹槽3a的接点、和丝杠轴3的径向中心之间的径向距离(即半径)。并且，b是边界位置滚珠10与丝杠轴3的螺纹槽3a的接点、 和边界位置滚珠10的中心之间的径向距离。而且，d是螺母5的内径。而且，！■是塌角部 15的大小，即塌角部15的径向最外点17与螺母5的内周面之间的径向距离。[0051]本实施方式的这种滚珠丝杠I的用途不作特别限定，但优选能适用于汽车部件、 定位装置等。[0052]另外，形成在滚珠循环路11的端部的塌角部15的大小不作特别限定。其原因是因为，在滚珠循环路11的端部Ila与中间部Ilb的边界部分附近进行滚珠9的舀起，在滚珠循环路11的端部Ila处，滚珠9被保持在丝杠轴3的螺纹槽3a和螺母5之间并朝导引方向移动，不产生使前进方向变化的力。[0053]但是，必要的是，在滚珠循环路11的端部I Ia处在丝杠轴3的螺纹槽3a和螺母5 之间保持滚珠9，以及形成在滚珠循环路11的端部Ila的塌角部15和形成在滚珠循环路 11的中间部Ilb的塌角部15平滑地连接。当形成在滚珠循环路11的端部Ila的塌角部 15和形成在中间部Ilb的塌角部15未平滑连接时，在滚珠循环路11的端部Ila与中间部 Ilb的边界部分产生阶梯差，很有可能使滚珠9发生损伤。[0054]下面，参照图8说明本实施方式的滚珠丝杠I的制造方法的一例。首先，通过冷锻等锻造对圆柱状的钢制材料20进行加工，得到与螺母5大致相同的形状(大致圆筒形状)的坯料21 (粗成形工序)。此时,通过塑性加工,在坯料21的外周面也形成凸缘13。[0055]然后，通过锻造使坯料21的圆柱面状的内周面的一部分凹陷，从而形成构成使滚珠滚动路7的终点和起点连通的滚珠循环路11的大致S字状的凹槽22 (滚珠循环路形成工序)。[0056]作为形成凹槽22的方法的具体例，列举以下例子。即，将具有与凹槽22对应的形 状的凸部的模具(未图示)插入到坯料21内，使模具的凸部与坯料21的内周面接触，通过向 坯料21的内周面强烈按压模型来进行锻造，从而能够形成凹槽22。[0057]例如，可以使用具有凸轮驱动器(未图示)和凸轮滑动器(未图示)的凸轮机构的模 具来形成凹槽22，该凸轮滑动器具有与凹槽22对应的形状的凸部。详细来说，在坯料21内 插入凸轮驱动器和凸轮滑动器，此时凸轮滑动器配置在坯料21和凸轮驱动器之间，并将凸 部朝向坯料21的内周面配置。配置在坯料21内的凸轮滑动器和凸轮驱动器在沿坯料21 的大致轴向(从坯料21的轴向稍许倾斜的方向)延伸的倾斜面相互接触，两个倾斜面构成模 具的凸轮机构。[0058]这里，当使凸轮驱动器沿着坯料21的轴向移动时，通过由两个倾斜面构成的凸轮 机构(楔子的作用)使凸轮滑动器朝坯料21的径向外方移动。即，力从凸轮驱动器的倾斜面 被传递到凸轮滑动器的倾斜面，凸轮滑动器的轴向的力被变换为使凸轮滑动器朝径向外方 移动的力。其结果是，凸轮滑动器的凸部强烈按压坯料21的内周面，因而通过锻造在坯料 21的内周面形成凹槽22。[0059]另外，如上所述，当通过使用具有与凹槽22对应的形状的凸部的模具的锻造形成 凹槽22时，螺母5的内周面与凹槽22的内表面交叉的棱部很有可能成为塌角部15，因而优 选的是在锻造中抑制塌角的发生(将塌角部15的大小抑制得较小)。[0060]上述那样的在锻造中抑制塌角发生的方法不作特别限定，然而作为一例，列举有 这样的方法在坯料的内周面形成凹槽，并在凹槽的外周形成用于减少因锻造产生的塌角 的塌角用凹部。在该方法中，优选的是与大致S字状的至少弯曲的部位相邻地形成塌角用 凹部。并且，优选的是，根据塌角的量决定塌角用凹部的形状和深度。[0061]或者，作为另一例，列举有这样的方法使用于减少塌角的飞边部从坯料的内周面 突出设置，将凸部压入到飞边部内成形凹槽。[0062]然后，在形成有凹槽22的坯料21的内周面，通过惯用的切削加工或磨削加工，以 与滚珠循环路11 (凹槽22)的最端部连接的方式形成螺纹槽5a (螺纹槽形成工序)。此时， 凹槽22 (滚珠循环路11)的最端部呈球面状，因而在与螺纹槽5a的交界部分的阶梯差不产 生盖板式滚珠丝杠的情况那样的边缘部，成为平滑的阶梯差。其结果是，即使滚珠9通过交 界部分，也不易产生异常声音和工作转矩变动，并且也不易产生寿命下降。[0063]但是，在凹槽22 (滚珠循环路11)和螺纹槽5a (滚珠滚动路7)的交界部分很有可 能因切削加工或磨削加工而产生微小的毛刺。当存在毛刺时，在滚珠9通过所述交界部分 时很有可能产生异常声音和工作转矩变动，进而很有可能产生寿命下降。因此，为了去除毛 刺，可以根据期望，对所述交界部分实施涂刷加工和喷砂加工中的至少一方。[0064]当实施了这种毛刺去除后，在所述交界部分不存在毛刺，因而滚珠循环路11和滚 珠滚动路7平滑地连接。其结果是，即使滚珠9通过所述交界部分，也不会产生异常声音 和工作转矩变动，并且也不易产生寿命下降。并且，当实施了涂刷加工或喷砂加工后，根据 表面的压缩残留应力，疲劳强度提高。而且，涂刷加工和喷砂加工与喷丸硬化加工相比成本 低，因而能够廉价地制造滚珠丝杠I。而且，通过涂刷加工或喷砂加工，在所述交界部分不 存在毛刺，而且成为面光滑(面行h )形状，因而根据这些效果，能够使滚珠9更顺畅地循环。另外，面光滑形状是曲面状的倒角形状。[0065]而且，在以往的盖板式滚珠丝杠中，当实施了涂刷加工或喷砂加工后，后述的磨粒、介质、切粉等很有可能残留在盖板和盖板孔之间。然而，在本实施方式的滚珠丝杠I中， 由于螺母5和滚珠循环路11成为一体，因而不会产生上述的磨粒、介质、切粉等残留的不良情况。[0066]在涂刷加工中，可使用钢、不锈钢、聚酰胺树脂(尼龙)等构成的刷。该刷可以是具有磨粒的刷。磨粒的种类不作特别限定，然而优选的是氧化铝、碳化硅、金刚石等。并且，喷砂加工是从喷砂喷嘴向所述交界部分喷射介质的处理。介质的种类不作特别限定，但是优选的是钢、玻璃、氧化铝、或聚酰胺树脂(尼龙)等的塑料。并且，喷射介质的时间不作特别限定，但是优选的是2秒以上、5秒以下，更优选的是3秒左右。而且，结束毛刺去除后的所述交界部分的表面粗糙度优选是1. 6 μ mRa以下。[0067]最后，在期望的条件下对坯料21实施渗碳、碳氮共渗、淬火、回火、高频感应淬火等的热处理，得到螺母5。在热处理是渗碳或碳氮共渗的情况下，螺母的材质优选是碳的含有量为O. 10 O. 25质量％的铬钢或者铬钥钢(例如SCM420、SCM415)，在热处理是高频感应淬火的情况下，优选是碳的含有量为O. 4 O. 6质量％的碳素钢(例如S53C、SAE4150)。[0068]将这样制造的螺母5、和使用惯用方法制造的丝杠轴3和滚珠9进行组合，制造滚珠丝杠I。另外，由于通过锻造进行所述的粗成形工序和滚珠循环路形成工序，因而该滚珠丝杠I的制造方法不仅材料成品率高，而且能够廉价地制造高精度的滚珠丝杠。并且，由于通过锻造制造，因而钢制材料20具有的金属流动(锻件纤维流线)几乎不被切断，因而得到高强度的螺母5。[0070]虽然锻造的种类不作特别限定，但是优选是冷锻。也可以采用热锻，但是冷锻与热锻相比能够进行高精度的精加工，因而即使不实施后续加工，也能得到足够高精度的螺母 5。因此，能够廉价地制造滚珠丝杠I。优选的是使粗成形工序和滚珠循环路形成工序中的加工方法采用冷锻，也可以使任一工序中的加工方法采用冷锻。[0071]另外，本实施方式表示本实用新型的一个例子，本实用新型不限定于本实施方式。 例如，在本实施方式的滚珠丝杠I中，例示出将使滚珠9从滚珠滚动路7的终点回到起点进行循环的滚珠循环路11形成于螺母的螺母循环方式的滚珠丝杠，然而本实用新型也能应用于将与滚珠循环路11相当的部件形成于丝杠轴的丝杠轴循环方式的滚珠丝杠。
权利要求1.一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠具有丝杠轴，其在外周面具有螺旋状的螺纹槽；螺母，其在内周面具有与所述丝杠轴的螺纹槽对置的螺纹槽；多个滚珠，其以滚动自如的方式装填在由螺母的螺纹槽和丝杠轴的螺纹槽形成的螺旋状的滚珠滚动路内；以及滚珠循环路，其使所述滚珠从滚珠滚动路的终点返回至起点进行循环，所述滚珠循环路由通过锻造使所述螺母的内周面的一部分凹陷而形成的凹槽构成，所述滚珠丝杠的特征在于，所述螺母的内周面与所述凹槽的内表面交叉的棱部为截面大致圆弧状的塌角部，所述滚珠循环路具有与所述滚珠滚动路的连接部分即直线状的两端部、和配置在所述两端部之间的曲线状的中间部，所述多个滚珠中、位于所述滚珠循环路的所述端部与所述中间部的边界部分的边界位置滚珠与所述塌角部的径向最外点和所述丝杠轴的螺纹槽相接触，角度Θ 2大于角度Θ 1，所述角度Θ I是将所述边界位置滚珠与所述丝杠轴的螺纹槽的接点和所述边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过所述边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度，所述角度Θ 2是将和所述边界位置滚珠相接触的所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过所述边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，设在与所述丝杠轴的螺纹槽的接点处作用于所述边界位置滚珠的、朝向所述边界位置滚珠的中心的方向的力为F1，设在与所述塌角部的径向最外点的接点处作用于所述边界位置滚珠的、朝向所述边界位置滚珠的中心的方向的力为F2，设所述丝杠轴的螺纹槽与所述边界位置滚珠之间的摩擦系数为μ 1， 设所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠之间的摩擦系数为μ 2时，所述角度Θ1 和所述角度Θ 2被设定成，使所述力F1、所述力F2、因所述丝杠轴的螺纹槽与所述边界位置滚珠之间的摩擦产生的摩擦力μ I XF1、以及因所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠之间的摩擦产生的摩擦力μ 2XF2这4个力的合力为使所述边界位置滚珠朝向所述滚珠循环路内的方向的力。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的滚珠丝杠，其特征在于，与所述边界位置滚珠相接触的所述塌角部的径向最外点与所述边界位置滚珠的中心之间的径向距离h、与所述滚珠的直径da之比h/da是O. 15以下。
专利摘要一种滚珠丝杠，即使在构成滚珠循环路的凹槽通过锻造形成在螺母的内周面、螺母的内周面与凹槽的内表面交叉的棱部为塌角部的情况下，滚珠从滚珠滚动路的舀起的顺畅性也高，滚珠的循环性也优良。所述凹槽是通过锻造使螺母的内周面的一部分凹陷而形成的，因而螺母的内周面与凹槽的内表面交叉的棱部为截面大致圆弧状的塌角部。该滚珠丝杠形成为使角度θ2大于角度θ1，角度θ1是将边界位置滚珠与丝杠轴的螺纹槽的接点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度，角度θ2是将塌角部的径向最外点和边界位置滚珠的中心连接起来的线、与通过边界位置滚珠的中心并沿着径向的线所形成的角度。
文档编号F16H25/22GK202851848SQ20122042814
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月27日 优先权日2011年9月15日
发明者原田徹, 桥本浩司, 坂井干史, 阿部泰明 申请人:日本精工株式会社