摘要：针对多头丝杠螺纹的加工难点，使用研磨工艺进行零件的精加工。详细介绍了研磨精加工工艺流程、 研磨剂、研磨参数的选择以及研磨工装的设计。
1、序言：
超大长径比多头丝杠因其传动效率高、承载力大等优点，而被广泛应用于各种大型传动机械。 但是由于其特殊的螺纹结构以及超大长径比，所以导致其在加工过程中极易产生颤振，不但大大降低刀具的使用寿命，而且工件的精度和表面质量也无法保证。
2、问题分析：
多头丝杠零件材料为GH4169镍基高温合金，总头数为7，总长度达4.8m，螺纹M118×2-6g，长径比高达30以上，齿面轮廓度公差等级在IT2级以上， 公称直径及齿顶圆全跳动公差等级在IT3级以上。其制造工艺难点如下。
a. 零件材料硬度高，易产生加工硬化，刀具 磨损严重，且零件外形尺寸及长径比较大，刚性较 差，仅采用车削加工难以保证丝杠螺纹几何精度及 表面质量。
b. 多头螺纹结构复杂，对研磨工装的设计及加 工要求极高。
c. 多头螺纹研磨先例很少见，对加工人员的研磨经验要求较高。
3、工艺分析：
针对超大长径比多头丝杠高精加工难题，提出一种多头螺纹高精研磨技术。多头丝杠研磨工艺 流程如图1所示，主要包括粗研、精研及抛光3个关键步骤，通过设计并制造专用研磨工装和优化研磨工艺流程，修整螺纹齿形，改善螺纹啮合及承载状态，提高螺纹承载面的表面质量，并减小螺纹过渡区域的导程误差。3.1、研磨工艺流程：在高精研磨之前的最后一道精密车削中，多头丝杠螺纹轮廓面各处均匀预留0.02～0.05mm的研磨余量。多头丝杠高精研磨工艺流程如下。
a. 恒温处理：将超大长径比多头丝杠放置在 加工环境中进行恒温处理，时长务必＞3h，保证加工环境温度稳定在（20±2）℃。
b. 清洗零件：将工件起吊装夹在专用研磨台上，用洗涤剂或无水乙醇及无纺绸布将其螺纹彻底清洁，去除表面杂质。
c. 精度自检：在工件两端分别架设杠杆千分表，找正其基准外圆在0.005mm以内，然后用专用 检测设备检测丝杠螺纹的尺寸、几何精度及表面余量等。
d. 粗研标记：采用粗研工装配合调制好的粗研研磨剂，初步研磨工件的丝杠螺纹，根据粗研工装及丝杠螺纹表面的颜色分布，初步确定工装螺纹与丝杠螺纹的接触情况，进而判断出工件丝杠螺纹椭圆高低点的分布，并与精密车削后的检测结果进行比对。
e. 粗研修型：根据上一步流程所做的标记， 将粗研研磨剂均匀涂敷在丝杠螺纹的表面，采用粗研工装对丝杠螺纹的高点进行重点研磨，并在丝 杠螺纹的高点适当增加研磨压力与停留时间，在丝杠螺纹的低点位置则轻轻带过，去除毛刺即可。如此反复进行数次粗研，观察丝杠螺纹表面的颜色分布，直至丝杠螺纹与粗研工装的丝杠螺纹的轮廓面能够全部贴合。粗研过程中，将研磨线速度控制在 40～45m/min，并且必须准备多套粗研工装，每隔 20～30min更换一次粗研工装，以此保证粗研工装磨损均匀，避免因粗研工装的过度磨损而导致丝杠螺纹产生较大的齿形轮廓误差。
f. 清洗零件：用洗涤剂或无水乙醇及无纺绸布将工件的丝杠螺纹彻底清洁，去除研磨剂与切屑。
g. 余量自检：用专用检测设备检测丝杠螺纹的研磨余量、尺寸精度、几何精度和齿面轮廓度等，要求丝杠螺纹的研磨余量在0.01～0.02mm，尺 寸精度、几何精度和齿面轮廓度达到最终技术指标要求的75%以上。
h. 初步精研：将调制的精研研磨剂均匀涂敷在工件丝杠螺纹的表面，采用精研工装对丝杠螺纹全程进行初步精研。初步精研前，在精研工装的矩形调节槽中加垫铜皮，并适当拧紧精研工装的调整螺钉，从而适应丝杠螺纹齿面轮廓各处的研磨余量。初步精研过程中，根据精研工装在丝杠螺纹不同位置的阻力大小，确定丝杠螺纹形状及尺寸误差较大的位置，并通过增加研磨压力与停留时间对研磨阻力较大的位置进行重点研磨，直至阻力均匀且顺滑。
i. 清洗零件：用洗涤剂或无水乙醇及无纺绸布将丝杠螺纹彻底清洁，去除研磨剂与切屑。
j. 多次精研：将调制的精研研磨剂均匀涂敷在丝杠螺纹的表面，再次采用精研工装对丝杠螺纹全程进行多次最终精密研磨。研磨前去除铜皮， 并根据精密研磨过程中的阻力大小，适当调整精研工装的调整螺钉，逐步收紧精研工装，以适应精密研磨过程中丝杠螺纹尺寸的变化。精密研磨过程中，将研磨线速度控制在30～35m/min，并且在研磨过程中必须准备多套精研工装，每完成一次精密研磨，更换一次精研工装，以此保证精研工装磨损均匀，避免因精研工装的过度磨损而导致丝杠螺纹产生较大的加工误差。
k. 精度终检：将工件的丝杠螺纹彻底清洁，并采用专用检测设备对丝杠螺纹进行最终的精度检测，确定丝杠螺纹的尺寸及形状精度、轮廓度、径向圆跳动、螺距及表面质量等各项技术指标是否满足图样要求；若满足，则进行螺纹抛光；若不满足，则重复多次精研与精度终检。
l. 螺纹抛光：使用沾有调制抛光剂的绸布绳带对工件的丝杠螺纹进行多次全程抛光，直至丝杠螺纹所有齿面的表面粗糙度达到图样要求。抛光 过程中须不断更换沾有调制抛光剂的绸布绳带，操作人员必须佩戴防毒护具及防护手套。
