浅谈大型滚珠丝杆表面感应淬火后磨削裂纹的分析及控制

应如何处理滚珠丝杆表面感应淬火处理后出现磨削裂纹

浅谈大型滚珠丝杆表面感应淬火后磨削裂纹的分析及控制

    滚珠丝杆副是由丝杆、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。它将旋转运动，转变为直线运动，或将直线运动转变为旋转运动，具有传动效率高、定位精度高、传动可逆性、使用寿命长和同步性能好等优点，因而广泛应用于各种工业设备、精密仪器和精密数控机床中。近年来，滚珠丝杆副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业中得到广泛应用，极大地推动了机床行业的发展。
滚珠丝杆副在各类设备上使用时，由于负荷不同，受力大小不同，丝杆工作时常承受弯曲、扭转、疲劳和冲击，同时在转动部位承受较强的摩擦力，所以其主要的损坏形式是磨损和疲劳失效。因此丝杆在设计、制造时，必须具备高强韧度、高表面硬度和耐磨性以及高的尺寸稳定性等内在性能要求。特别是大型滚珠丝杆( 直径≥80 mm) ，由于使用时承受的负荷较大( 动、静负荷可达近1000kN) ，因此在强韧度、表面硬度和耐磨性等方面要求就更高。目前，国内各制造企业普遍选用GCr15 钢材，在经过球化退火处理或调质处理等预先热处理后，进行表面感应淬火热处理，以满足滚珠丝杆内在的性能要求。

目前，大型滚珠丝杆一般采用中频感应淬火。在生产中，经常会发现经过中频淬火( 回火) 的丝杆经磨削螺纹后，经磁力探伤检查，常在螺纹滚道的圆弧上出现轴向的或网状的裂纹，甚至在磨削螺纹过程中仅凭肉眼就可发现，从而造成丝杆的报废。这不仅给企业造成直接经济损失，而且由于造成该问题的因素是多方面的，给企业生产一线操作者带来较大的压力。笔者长期从事滚珠丝杆热处理的技术工作，通过对大量磨削裂纹大丝杆的失效分析和过程追溯，总结了造成这类裂纹的原因和控制措施，并通过批量生产获得了有效性确认。