專利名稱：非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝及其加工方法
技術領域：
本發明涉及機械技術領域中的絲杠加工方法，特別涉及一種非調質(機械結構) 鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝及其加工方法。
背景技術：
梯形絲杠是機床主要零件之一，廣泛應用于各類機床的進給機構和調節移動機構。它的精度高低直接影響機床與儀表的精度。隨著高效自動化機床和新型刀具材料的出現，切削速度不斷提高以及特殊條件下服役，都對梯形絲杠材料和熱處理提出了更高的要求。調質鋼和非調質機械結構鋼(以下簡稱非調質鋼)均可用于加工梯形絲杠。其中， 非調質鋼是通過微合金化，控制軋制(鍛制)和控制冷卻等強韌化方法，取消了調質熱處理， 達到或接近調質鋼力學性能的一類優質或特殊質量結構鋼。這類鋼在熱軋狀態、鍛造狀態的力學性能達到使用要求，縮短了生產周期，節省了能源。非調質鋼材按使用加工方法不同分為熱壓力加工用非調質鋼和直接切削用非調質鋼。此類原材料出廠后不進行調質(精密件高溫正火)性能就達到中碳鋼調質性能,直接加工機械零件(如傳動軸、連桿、絲杠等)，省略了正火后再調質熱處理工序，節省了能源、減少了環境污染、縮短生產周期，易于切削加工，降低了加工成本，提高了生產效率，是當前國內、國際大力推廣的新型材料。例如，F45MnVS是一種易切削非調質機械結構鋼，其強度指標與45#鋼調質態相當，而切削性能優于45#鋼的正火狀態。用于代替調質后的45#鋼加工軸件，尤其適用于制造變形要求嚴格的細長桿件如車床絲杠等。目前，在使用非調質鋼加工精密梯形絲杠時，為了消除圓鋼坯料的軋制應力使其內部組織細化，需要對坯料進行高溫正火處理，但是正火后，雖然很好的消除了應力，但同時圓鋼坯料的硬度和機械性能明顯降低，導致梯形絲杠變形嚴重，尺寸穩定性差，精度低， 浪費能源增加制造成本。
發明內容
針對傳統非調質鋼加工精密梯形絲杠用熱處理工藝降低圓鋼坯料硬度、性能及尺寸穩定性的問題，本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝及其加工方法。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種非調質鋼加工精密梯形絲杠用熱處理新工藝，所述熱處理新工藝包括以下處理
(I)粗加工后進行高溫時效處理；(2)粗加工螺紋后進行低溫時效處理；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效處理。所述處理(I)中，在粗加工步驟和磨外圓步驟之間增加高溫時效處理步驟；所述處理(2)中，在粗加工螺紋步驟和半精加工螺紋步驟之間增加低溫時效處理步驟；所述處理(3)中，在半精加工螺紋步驟和精磨外圓步驟之間增加低溫定型時效處理步驟。所述處理(I)中的高溫時效的溫度為500-700°C，維持時間為4_12小時。所述處理(2)中的低溫時效的溫度為160_300°C，維持時間為6_8小時。所述處理(3)中的低溫定型時效的溫度為140_200°C，維持時間為6_8小時。所述處理(I)中的高溫時效的溫度優選為520_620°C，維持時間優選為4_8小時。所述處理(2)中的低溫時效的溫度優選為200_250°C。所述處理(3)中的低溫定型時效的溫度優選為160_180°C。本發明還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的加工方法，加工方法包括以下步驟下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、磨外圓、粗加工螺紋、低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
其中，下料后需要對坯料進行校直和粗加工，粗加工是以快速切除坯料余量為目的，在粗加工時應選用大的進給量和盡可能大的切削深度，以便在較短的時間內切除盡可能多的切屑。但是，坯料存在軋制內應力及校直和粗加工本身會讓工件產生內應力，對精度要求較高的梯形絲杠來說，因為內應力會有逐漸消失的傾向，而內應力的消失會引起梯形絲杠的變形，進而影響了梯形絲杠的精度。在梯形絲杠加工過程中，為了獲得較高的精度，對外圓和螺紋分為多次加工，如粗磨外圓、精磨外圓以及半精加工螺紋、精加工螺紋，逐步減少切削量，從而逐步減少切削力和內應力，減少加工誤差，提高加工精度。時效處理是指合金工件經固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能、形狀、尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較短時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理，若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象，稱為自然時效處理。第三種方式是振動時效從 80年代初起逐步進入實用階段，振動時效處理則在不加熱也不象自然時效那樣費時的情況下，用給工作施加一定頻率的振動使其內應力得以釋放，從而達到時效的目的。時效處理的目的是消除工件的內應力、穩定組織和尺寸、改善機械性能等。
本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是在非調質鋼加工梯形絲杠的不同階段進行不同條件的時效處理，不僅消除了工件的內應力，而且有效的保證了工件的硬度、機械性能和尺寸穩定性，提高了梯形絲杠的精度。其中，粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，同時消除軋制坯料時及下料后粗加工時產生的應力，而且保證了原材料的硬度；粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，有效的消除旋風銑螺紋或粗車螺紋工件時產生的應力； 半精加工螺紋后、精磨外圓前進行低溫定型時效，有效的消除半精加工工件時產生的應力， 提高了工件尺寸的穩定性。此外，與傳統絲杠加工工藝相比，節約能源。
具體實施例方式實施例I
本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，熱處理新工藝包括以下處理
(1)粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，高溫時效的溫度為500°C，維持時間為10小時；
(2)粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，低溫時效的溫度為160°C，維持時間為8小時；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效，低溫定型時效的溫度為160°C，維持時間為8 小時。本發明實施例還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的梯形絲杠加工方法，步驟如下下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、粗磨外圓、旋風銑螺紋、 低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
實施例2
本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，所述熱處理新工藝包括以下處理
(1)粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，高溫時效的溫度為550°C，維持時間為8小時；
(2)粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，低溫時效的溫度為220°C，維持時間為7小時；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效，低溫定型時效的溫度為170°C，維持時間為7 小時。本發明實施例還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的梯形絲杠加工方法，步驟如下下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、粗磨外圓、粗車螺紋、低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
實施例3
本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，所述熱處理新工藝包括以下處理
(1)粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，高溫時效的溫度為620°C，維持時間為12小時；
(2)粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，低溫時效的溫度為190°C，維持時間為7. 5小時；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效，低溫定型時效的溫度為165°C，維持時間為 6. 5小時。本發明實施例還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的梯形絲杠加工方法，步驟如下下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、粗磨外圓、粗加工螺紋、 低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
實施例4本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，所述熱處理新工藝包括以下處理
(1)粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，高溫時效的溫度為650°C，維持時間為4小時；
(2)粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，低溫時效的溫度為280°C，維持時間為6. 5小時；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效，低溫定型時效的溫度為175°C，維持時間為
5.5小時。本發明實施例還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的梯形絲杠加工方法，步驟如下下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、粗磨外圓、粗加工螺紋、 低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
實施例5
本發明實施例提供了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，所述熱處理新工藝包括以下處理
(1)粗加工后、磨外圓前進行高溫時效，高溫時效的溫度為700°C，維持時間為6小時；
(2)粗加工螺紋后、半精加工螺紋前進行低溫時效，低溫時效的溫度為300°C，維持時間為6小時；
(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效，低溫定型時效的溫度為180°C，維持時間為6 小時。本發明實施例還提供了一種包含上述非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的梯形絲杠加工方法，步驟如下下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、粗磨外圓、粗加工螺紋、 低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
對比實驗
將本發明實施例1-5與傳統梯形絲杠加工方法進行尺寸穩定性及加工前后硬度變化的對比實驗，尺寸穩定性分別從粗加工后校直工序時外圓徑向跳動程度、粗加工螺紋工序外圓彎曲徑向跳動程度及螺距累積誤差和精加工螺紋工序螺距累積誤差進行對比，結果如表I所示；加工前后硬度變化結果如表2所示。其中，傳統梯形絲杠的加工方法為下料、高溫正火(900-950°C)、校直、粗加工、 校直、中溫時效、磨外圓、旋風銑螺紋、半精車螺紋、低溫時效、精磨外圓、精加工螺紋。表I梯形絲杠尺寸穩定性對照表
權利要求
1.非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述熱處理新工藝包括以下處理(1)粗加工后進行高溫時效處理；(2)粗加工螺紋后進行低溫時效處理；(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效處理。
2.根據權利要求I所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(I)中，在粗加工步驟和磨外圓步驟之間增加高溫時效處理步驟；所述處理(2)中，在粗加工螺紋步驟和半精加工螺紋步驟之間增加低溫時效處理步驟；所述處理(3)中，在半精加工螺紋步驟和精磨外圓步驟之間增加低溫定型時效處理步驟。
3.根據權利要求I或2所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(I)中的高溫時效的溫度為500-700°C，維持時間為4-12小時。
4.根據權利要求I或2所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(2)中的低溫時效的溫度為160-300°C，維持時間為6-8小時。
5.根據權利要求I或2所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(3)中的低溫定型時效的溫度為140-200°C，維持時間為6-8小時。
6.根據權利要求3所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(I)中的高溫時效的溫度為520-620°C，維持時間為4-8小時。
7.根據權利要求4所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(2)中的低溫時效的溫度為200-250°C。
8.根據權利要求5所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，其特征在于，所述處理(3)中的低溫定型時效的溫度為160-180°C。
9.一種包含如權利要求1-8所述的非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步驟下料、校直、粗加工、校直、高溫時效、磨外圓、 粗加工螺紋、低溫時效、半精加工螺紋、低溫定型時效、精磨外圓和精加工螺紋。
全文摘要
本發明公開了一種非調質鋼加工梯形絲杠用熱處理新工藝，熱處理新工藝包括以下處理(1)粗加工后進行高溫時效處理；(2)粗加工螺紋后進行低溫時效處理；(3)半精加工螺紋后進行低溫定型時效處理。本發明的有益效果是在非調質鋼加工梯形絲杠的不同階段進行不同條件的時效處理，不僅消除了工件的內應力，而且有效的保證了工件的硬度、機械性能和尺寸穩定性，提高了梯形絲杠的精度。
文檔編號C21D9/32GK102586572SQ201210075049
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者康善智, 樊洪峰, 黃娟 申請人:山東博特精工股份有限公司