专利名称：螺母滚道电加工工艺和机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺母滚道加工的工艺和机床，属于机械制造领域。
背景技术：
丝杠螺母是工业领域，尤其是机床领域常用甚至是不可或缺的基础运动部件，但螺母内滚道，特别是大导程螺母的滚道加工一直都是一个难题。目前对螺母滚道加工的一般方法是先对滚道进行车削加工，再淬火处理提高硬度，最后对滚道进行精磨。国外还有一种工艺是采用内旋风铣刀精加工工艺，其原理与磨削类似，但用CBN铣刀代替砂轮，效率提高10倍。但这两种工艺加工螺母尤其是大导程螺母时均存在刀杆与螺母内壁干涉的问题。目前为避免刀(磨)杆与螺母内表面，尤其是大导程螺母内表面干涉的问题，有三种方法1.柔性磨杆法。磨杆主轴与螺母轴线平行，但砂轮主轴与螺母轴线不平行，砂轮通过柔性轴与磨杆联结。该方法结构复杂，砂轮与磨杆的连接精度要求很高，而且受空间限制，砂轮轴只能通过小直径轴承与磨杆联结，磨损严重。2.干涉磨法。砂轮主轴与螺母轴线是平行的，砂轮截面通过计算确定，使加工出的螺纹或滚道满足要求。但计算复杂，而且往往计算结果“无解”。3.硬车包络法。刀杆与螺母轴线平行，车刀的刀尖部分是r圆弧形状，螺母在C轴上，刀具在Z轴上，加工时进行螺旋插补，圆弧形刀尖就在螺母孔壁上形成一个截面是r圆弧形的内螺旋面，多个r圆弧的内螺旋面的包络面形成螺母内螺旋滚道。该方法对机床要求极高，直线电机驱动，液体静压导轨、光栅闭环测量系统组成的运动控制系统速度达到60m/min,加速度达lg。这对机床制造是一个挑战,而且机床成本高昂。200610131805. 5提出了一种用于加工滚珠丝杠的螺母的方法，先车削滚珠丝杠的螺母的螺旋形滚动表面，然后热处理，最后电解抛光表面。其最后电解抛光仅用于滚道表面光整,而非尺寸加工。200910168307.1公开一种了螺母、内螺纹加工装置和内螺纹加工方法。其主要是发明了一种易于加工的新结构螺母，进而提出了相应的加工方法，主要是通过热处理来降低加工难度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题提供一种全新的解决思路，采用特种加工工艺(电解、电火花或复合电加工工艺)，利用其加工作用力小、不受工件硬度影响的特点，进行螺母，尤其是大导程螺母内滚道的加工，并在此基础上给出一种具体的技术实施方案。本发明的技术方案见图1 :设计与螺母滚道横截面形状相符的球头或类球头工具阴极20，并使工具阴极20相对工件螺母21内表面沿预设计的滚道螺旋线运动，基于电解或电火花或电解电火花复合加工机理，蚀除材料，实现螺母滚道的加工。本发明由于采用电解或电火花加工工艺，其有益效果是
1.电加工不受工件硬度影响，粗、中、精加工可在零件淬火后“一次过”进行，无需先粗加工，再淬火，最后精加工，简化了工艺过程。尤其是电解加工，工具无损耗，能大大降低成本。2.加工作用力小，机床刚性易满足要求。3.工具无需旋转，仅需低速沿工件轴向进给，不存在砂轮和铣刀的高速旋转运动，机床结构更为简单，运动更为平稳。4.工件低速旋转,无需复杂的高速进给机构,对机床动态性能要求低。
图1是本发明的工艺原理示意图。图2是本发明机床示意图。图中，A向是工作液的送入方向，I为主轴箱，2为卡盘，3为电源，4a为阴极导线，4b为阳极导线,5为床身,6为排液管,7为X轴电机,8为X轴导轨托板,9为电解液箱,10为水泵，11为X轴导轨，12为X轴滑块，13为Y轴导轨托板，14为Y轴导轨，15为Y轴电机，16为供液管，17为Y轴滑块，18为Y轴滑块连接板，19为阴极夹具，20为工具阴极，21为工件螺母，22为Z轴滑块，23为Z轴导轨，24为Z轴导轨托板，25为Z轴电机。实施方案本发明的具体实施方案见附图2。本发明的螺母加工机床，包括有主轴箱1，卡盘2，电源3，阴极导线4a，阳极导线4b，床身5，排液管6，X轴电机7，X轴导轨托板8，电解液箱9，水泵10，X轴导轨11，X轴滑块12，Y轴导轨托板13，Y轴导轨14，Y轴电机15，供液管16，Y轴滑块17，Y轴滑块连接板18，阴极夹具19，工具阴极20，工件螺母21，Z轴滑块22，Z轴导轨23，Z轴导轨托板24，Z轴电机25。工件21安装在卡盘2上，卡盘2安装在主轴箱I上，主轴箱I安装在Z轴滑块上，可以沿Z轴导轨移动。X、Y轴构成十字滑台，Y轴工作台通过Y轴托板13固定在X轴滑块12上，可沿X轴导轨移动。阴极夹具19通过连接板18固定在Y轴滑块17上，可沿Y轴导轨14移动。工具阴极20由夹具19夹持，伸入工件21内孔。工具阴极20为中空，前端为球头或者根据滚道界面设计的类球头形状。后端与供液管16相连，水泵10将工作液箱9中的工作液通过供液管16从空心工具阴极20后端送入工具阴极20中。就本发明的螺母滚道加工来说，机床要实现的运动可以归结为工具电极相对工件内孔表面的螺旋线运动和工具电极相对工件内孔表面的径向运动，其中螺旋线运动实际上是工具电极相对工件的轴向运动和旋转运动联动而实现的。具体实施中，还可以通过直线运动和旋转运动的不同组合构成多种技术方案，实现上述运动。
权利要求
1.一种螺母滚道电加工工艺，其特征在于:工具前端设计为与螺母滚道横截面形状相符的球头或类球头，工具电极相对工件内表面沿预设计的滚道螺旋线运动，基于电解或电火花或电解电火花复合工艺，加工出螺母滚道。
2.根据权利要求1所述的螺母滚道电加工工艺，其特征在于工具为中空，采用内部供液方式。
3.一种螺母滚道电加工机床，其特征在于:上述机床床身上布置有X，Y，Z三个直线运动轴和一个旋转轴，使得工具能相对工件螺母内表面以螺旋线方式前进，并且能沿工件螺母内孔径向进给。
4.根据权利要求3所述机床，其特征在于:旋转轴绕Y轴旋转，工件固定在卡盘上，卡盘固定在旋转轴上，旋转轴固定在Z轴上，工具电极固定在Y轴上，Y轴固定在X轴上，Y轴和旋转轴的联动能实现工具相对工件螺母内表面沿滚道螺旋线运动，Z轴能实现工具相对工件径向进给，X轴用于调整工具相对工件表面的横`向位置。
全文摘要
本发明公开一种螺母滚道的电加工工艺和机床，所述电加工工艺包括电解或电火花或电解电火花复合加工工艺，所述机床包括主轴箱1，卡盘2，电源3，阴极导线4a，阳极导线4b，床身5，排液管6，X轴电机7，X轴导轨托板8，电解液箱9，水泵10，X轴导轨11，X轴滑块12，Y轴导轨托板13，Y轴导轨14，Y轴电机15，供液管16，Y轴滑块17，Y轴滑块连接板18，阴极夹具19，工具阴极20，工件螺母21，Z轴滑块22，Z轴导轨23，Z轴导轨托板24，Z轴电机25等，工件21安装在卡盘2上，工具阴极20由阴极夹具19夹持，工具阴极20伸入工件21内孔，通过电源3进行相应的电加工，本发明工艺特点鲜明，简单实用。
文档编号B23H1/00GK103071868SQ20121059636
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者罗红平, 张永俊, 刘桂贤, 郭钟宁, 王冠, 李远波 申请人:广东工业大学