材料与许用应力

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p_p见表2，许用拉应力σ_p、许用弯曲应力σ_bp和许用切应力τ_p见表3

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　螺杆的常用材料和热处理

精度等级及是否淬硬

材料

热处理

特点

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

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

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%

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)

不淬硬

中碳钢45

不热处理或T235

轴颈等处可局部淬硬C42

易切削钢Y40Mn

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

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　滑动螺旋传动的许用压强p_p

螺纹副材料

速度范围/m·s^-1

许用压强p_p/MPa

螺纹副材料

速度范围/m·s^-1

许用压强p_p/MPa

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

钢对钢

低速

7.5~13

钢对耐磨铸铁

0.1~0.2

6~8

淬火钢对青铜

0.1~0.2

10~13

注：1．当ψ＜2.5或人力驱动时，p_p可提高20%。

2．当螺母为剖分式时，p_p应降低15%~20%。

表3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　螺杆与螺母的许用应力　　　　　　　　　　　　　　MPa

材料

许用拉应力σ_p

许用弯曲应力σ_bp

许用切应力τ_p

螺杆

钢

(1~1.2)σ_p

0.6σ_p

螺母

青铜

耐磨铸铁

铸铁

—

40~60

50~60

45~55

30~40

钢

(1~1.2)σ_p

0.6σ_p