滚丝轮的设计

滚丝轮的设计滚丝轮的设计设计要点1：应使其中径上的螺纹升角等于工件中径上的螺纹升角。2：tg滚丝轮的螺旋角=导程(np)/(滚丝轮外径D-牙高H)*3.142tg滚珠丝杆的螺旋角=螺距p/(滚珠丝杆外径d-牙深h)*3.142(例:3.175钢球牙深取1.28):3：安装角一般取1度.大导程角度加大.4：滚轮和丝杆螺纹旋向一样。5：工作时两滚轮同向、等速旋转，放在中间支承上。6：滚丝轮牙底宽1/8P=0.125P，滚丝轮牙顶宽0.165P，高0.615P，7：滚珠丝杆钢球=0.6螺距8：滚珠丝杆接触圆弧=0.51-0.56*钢球9：滚珠丝杆偏心e=0.707*(接触圆弧-钢球半径)滚丝轮滚压螺纹有两种方法被广泛地应用于机械行业中，即径向滚压与轴向滚压。径向滚压的方法，设计中滚丝轮的头数必须与工件头数成比例，并且其轴线相平行。滚压过程中只有径向运动，没有其它方向的运动，此种方法能够保证工件限定的有效长度，同时还要保证滚丝机加工出螺纹的有效长度相结合。这样，此种加工方法及工艺性就有了一定的局限性。因此，为解决用户的需求，更深一步地研究了第二种加工方法，即滚丝轮轴向进给的加工方法。此种方法，不同于径向加工方法，区别在于设计轴向滚丝轮时，应考虑的是滚压工件与滚丝轮有一个轴向进给的运动方式。而由于部分滚丝机不能搬角度，滚丝轮是轴线平行的，因此，工件的轴向进给运动是依赖于螺纹的螺旋母线运动而产生的。轴向进给滚压方法设计过程中，必须考虑的是工件与滚丝轮之间可以不存在头数成比例的关系，否则工件与滚丝轮的轴向运动使一对滚丝轮的滚压痕迹不重合，破坏了螺纹齿型的完整啮合。这样，既影响了工件的螺纹精度和质量，又降低了滚丝轮的寿命。此种方法仅适用于螺距很小的螺纹加工。

目前，能够搬角度这种结构的滚丝机越来越多，因此，对于研制大牙距轴向进给滚丝轮提供了方便条件。

在研制轴向进给滚丝轮时，要考虑的是工件与滚丝轮轴线相交于一定的角度，由此使工件产生了轴向运动。这种方法加工出的工件螺纹长度没有局限性，特别注意的是此工件必须保证平直，不能凹凸不平或有轴台。轴向进给滚丝轮设计有二种方式：

1螺旋齿轴向进给滚轮的设计

滚丝轮和工件的螺旋升角不同，这种方式中有两个方法。

1.1工件的螺旋升角（λ件）大于滚丝轮的螺旋

升角（λ轮），那么，滚丝轮轴线的倾斜角度（r）

r=λ轮-λ件

（即滚丝机负搬度）

S——工件螺距

D中——滚丝轮螺纹中径

d中——工件螺纹中径＋△D

滚丝轮在制造时，中径尺寸应略放大一些，即D中新＝D中＋△D。这是为了使滚丝轮磨损后有必要的重磨储备量。滚丝轮经几次重磨后，允许中径稍微小一点，即D中新＝D中－△D。新旧滚丝轮的中径的变化会引起螺纹升角的变化，但因△D甚小（一般△D＝0.0175×D中），故影响不大。

滚丝轮螺纹齿顶高h1=0.29×S,齿根高h2=0.325×S

外径D＝D中+2×h1滚丝轮的螺纹牙型有两种：A型和B型。

A型为圆顶牙型，一般是用滚丝柱滚压形成牙型，这种牙型加工出来的工件牙底为圆弧，螺纹强度高，应优先采用，其最大圆弧为R＝0.143×S。

B型为平顶牙型，是用螺纹磨床磨出牙型。滚丝轮是在室温下对金属进行变形加工的一种模具，精度要求较高。在对金属进行滚压加工时，承受很大的周期性挤压力及圆周方向的摩擦力，工作条件较为恶劣，其损坏形式有：磨损、断裂、崩牙。滚丝轮材料主要为Cr12MoV或者Cr12，也有9SiCr，CrWMn，前者具有高淬透性，红硬性和高耐磨性，后者淬透性较差，使用较少。为了改善钢材组织，提高其韧性，以进一步增加耐磨性，国内外做了大量的研究工作，开发出不少新钢种。如我国的LD、ER5和GM钢等，日本的TCD、AUF11、DC53钢等。滚丝轮制造工艺流程：锻造——退火——粗加工——热处理——磨端面——磨牙。采用滚丝轮加工螺栓外螺纹一般都是大于等于10.9级高强度紧固件，硬度在35～40HRC左右。试验M14×2和M12×1.75螺栓，材料SCM435，少数滚丝轮在螺栓加工数量不足2000件就发生早期失效，多数滚丝轮加工螺栓在4000～6000件，因丝扣疲劳失效而报废。丝扣是受力最大的工作部位，也是截面应力集中之处，故而其在使用中会发生突然出现裂纹或发生破损而失效。选取生产螺栓件数最低“简称A轮”和最高“简称B轮”滚丝轮进行分析对比。发现A轮中某些丝扣大块崩损，未崩损牙已出现早期损伤。B轮丝扣仅出现破损在1mm内的小块表面剥落，几乎未出现崩损。金相检验表明，发现两件滚丝轮的淬火组织基本相似。A轮中碳化物的条带状分布明显，这必然导致冲击韧度的降低，断口呈脆性断裂特征；而B轮的硬度较A轮低2HRC，碳化物呈均匀分布，呈塑性断裂特征。滚丝轮丝扣的失效形式主要为早期脆断和疲劳剥落，而该两种失效行为除了要求改用材质之外，优先选用DC53（Cr8Mo2SiV）钢，还应改善机械加工工艺，提高丝扣的加工质量，表面粗糙度应小于Ra0.4μ