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材料与许用应力 |
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滑动螺旋传动的主要零件是螺杆和螺母。螺杆的材料应有足够的强度和耐磨性,以及良好的加工性。不重要的螺杆可以不经淬硬处理,材料一般用Q-275、45、50、Y40和Y40Mn等。重要的螺杆要求耐磨性好时需经淬硬处理,可选用T12、65Mn、40Cr、40WMn、18CrMnTi或18CrMoAlA等;对于精密的传导螺旋还要求热处理后有较好的尺寸稳定性,可选用9Mn2V、CrWMn、38CrMoAlA等,并在加工中进行适当次数时效处理,其特点详见表1。螺母材料中以ZCuSn10Pb1最耐磨,但价格较贵,主要用于高精度的传导螺旋,ZCuSn5Pb5Zn5也较耐磨。重载低速的传力螺旋常用ZCuAl10Fe3或ZCuZn25Al6Fe3Mn3。受重载的调整螺旋,螺母材料可用35钢或球墨铸铁,低速轻载时也可选用耐磨铸铁。尺寸大的螺母可用钢或铸铁做外套,内部用离心铸造法浇铸青铜,高速螺母还可以浇铸巴氏合金,钢套材料常用20、45及40Cr。某些机床的进给螺杆的螺母用渗铜的铁基粉末冶金,某些调整螺母用加铜的粉末冶金,使用效果也很好 常用材料的许用压强pp见表2,许用拉应力σp、许用弯曲应力σbp和许用切应力τp见表3 |
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表1 螺杆的常用材料和热处理 |
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精度等级及是否淬硬 |
材料 |
热处理 |
特点 |
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中等及中等以上精度 |
淬硬 |
合金工具钢9Mn2V、CrWMn |
C56 |
耐磨性及尺寸稳定性均好。9Mn2V比CrWMn具有更好的工艺性和尺寸稳定性,但淬透性较差,推荐用于直径不大于50mm的高精度螺杆 |
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氮化钢38CrMoAlA |
D0.5-900 |
硬度最高,耐磨性最好,热处理变形最小,但氮化层浅,一般淬火后不磨(只研磨)或留磨量很小 |
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不淬硬 |
高碳工具钢T10(T10A)、T12(T12A) |
球化调质T215 |
具有一定的耐磨性。球化调质后,不仅可得到良好的车削加工性,而且耐磨性可提高约30% |
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中等以下精度 |
淬硬 |
合金钢40Cr |
G42或G52或C42 |
具有一定的耐磨性。也可不淬硬,只调质处理(T235)。用于载荷较大而工作不频繁的升降螺杆(如龙门铣床的横梁升降螺杆) |
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不淬硬 |
中碳钢45 |
不热处理或T235 |
轴颈等处可局部淬硬C42 |
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易切削钢Y40Mn |
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切削加工性最好,刀具不易磨损,但耐磨性较差。轴颈等处不能进行局部热处理 |
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表2 滑动螺旋传动的许用压强pp |
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螺纹副材料 |
速度范围/m·s-1 |
许用压强pp/MPa |
螺纹副材料 |
速度范围/m·s-1 |
许用压强pp/MPa |
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钢对青铜 |
低速 <0.05 0.1~0.2 >0.25 |
18~25 11~18 7~10 1~2 |
钢对铸铁 |
<0.04 0.1~0.2 |
13~18 4~7 |
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钢对钢 |
低速 |
7.5~13 |
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钢对耐磨铸铁 |
0.1~0.2 |
6~8 |
淬火钢对青铜 |
0.1~0.2 |
10~13 |
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注:1.当ψ<2.5或人力驱动时,pp可提高20%。 2.当螺母为剖分式时,pp应降低15%~20%。 |
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表3 螺杆与螺母的许用应力 MPa |
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材料 |
许用拉应力σp |
许用弯曲应力σbp |
许用切应力τp |
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螺杆 |
钢 |
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(1~1.2)σp |
0.6σp |
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螺母 |
青铜 耐磨铸铁 铸铁 |
— — — |
40~60 50~60 45~55 |
30~40 40 40 |
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钢 |
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(1~1.2)σp |
0.6σp |
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