本发明涉及一种加工滚珠丝杠的螺母(nut screw)的方法，该滚珠丝杠包括偏导装置类型(deflector-type)滚珠丝杠。
将旋转运动转变成线性运动或者将线性运动转变成旋转运动的滚珠丝杠部件可以放大小扭矩，由此提供较大的推力，且能在线性方向上精确定位。得益于这种性能，滚珠丝杠大范围的使用在机械工具、半导体相关的设备和工业机器人中。
如图4所示，滚珠丝杠包括螺杆轴102和螺母104，其中螺杆轴102包括螺旋形沟槽101，而螺母104包括螺旋形沟槽103，并且使得多个滚珠105在螺杆轴102和螺母104的螺旋形沟槽101和103中滚动。螺杆轴102的螺旋形沟槽101是通过利用轧制模具(rolling die)轧制加工而成，或者通过磨削成哥特式拱形而形成。另一方面，螺母104的螺旋形沟槽103是以如下方式加工的。
即，螺母104的坯料被渗碳并淬火，或者被高频淬火，以便具有给定的硬度级。接着，如图5所示，螺旋形沟槽103利用安装在旋转轴106前端部上的磨石107精加工，从而成为哥特式拱形。
然而在上述利用安装在旋转轴106前端部的磨石107磨削螺母104的内径的方法中，旋转轴106必须形成为具有较小的直径，从而旋转轴106的刚度较低。因此，在旋转轴106如此形成的情况下，难于加工已经经过渗碳和淬火或高频淬火处理而具有给定硬度级的坯料。并且，在将螺旋形沟槽103精加工成哥特式圆弧状螺旋形滚动表面108时，在滚动表面108没有被精加工成足够光滑的表面的情况下，在滚动表面108与在滚动表面108上滚动的滚珠105之间会出现表面剥落现象，由此降低了滚动表面108的寿命。即，要耗费很久来利用磨石107磨削螺旋形沟槽103。
在传统上，还利用其他方法，在这种方法中，在热处理结束后，螺旋形滚动表面利用抛光(lapping)操作，而不是磨削操作来精加工。然而，在这种方法中，形状类似于螺旋形滚动表面并且其上附着有磨粒的抛光杆必须针对每种滚动表面的形状来加工，这导致螺母的制造成本增大的问题。
此外，图6和图7示出了用于偏导装置型滚珠丝杠的螺母201，该螺母包括形成在其内周表面中的螺旋形沟槽201。在螺母201的外周表面上，形成一个偏导装置配装孔204，偏导装置203可以配装并固定到这个孔中。并且，为了使偏导装置配装孔204与偏导装置203二者之间无间隙地装配，该偏导装置配装孔204被加工成具有与偏导装置203相同的形状。
而且，使多个滚珠207在滚珠丝杠206的螺旋形沟槽205与螺母201的螺旋形沟槽202之间滚动。同样，滚珠207设置在滚珠丝杠206的环形循环通道208中，在螺母201和滚珠丝杠206相对彼此转动的情况下，使得滚珠207通过偏导装置203的循环通道而在环形循环通道上滚动。
顺便提及，在传统上，在用来加工偏导装置配装孔204的方法中，利用诸如钻或端铣刀的切削工具从螺母201的外周表面一侧切削螺母201。然而，由于需要滚珠丝杠206的推力高，因此滚珠丝杠206尺寸增大，并且循环通道的数量也增多。即，在传统的加工方法中，切削去除量增多，并且加工时间随着切割去除量的增多而成比例地增长。
而且，作为将偏导装置203强有力固定到螺母201上的装置，如图8所示，在螺母201中要形成的偏导装置配装孔204′被构造成燕尾形沟槽，该沟槽随着向它的深度一侧延伸而宽度增大。而且，在偏导装置203配装到偏导装置配装孔204′内之后，偏导装置203被捻缝并利用冲头209使之变形，由此防止偏导装置203从偏导装置配装孔204′中滑出。
然而，利用诸如钻和端铣刀的切削工具切削螺母201的传统加工方法中，由于滚珠丝杠的尺寸增大并且循环通道的数量增多，切削去除量增多，并且加工时间与切削去除量的增多成比例地增长。而且，在要形成于螺母201内的偏导装置配装孔204′构造成随着向其深度一侧延伸而宽度增大的燕尾形沟槽时，为加工这种孔而需要非常设计的工具。这就增大了加工时间，并由此导致螺母加工成本增高。
本发明旨在消除上述滚珠丝杠的螺母的传统加工方法中发现的缺陷，于是，本发明的目的是提供一种滚珠丝杠的螺母的滚动表面的加工方法，该办法能够容易地加工螺母的螺旋形滚动表面，而不论螺母的尺寸和形状如何，由此能够缩短螺母的加工时间，并由此降低螺母的成本。
此外，本发明的另一目的是提供一种用于加工偏导装置类型滚珠丝杠的螺母的方法，该方法不但可以利于在螺母中的偏导装置配装孔的加工，由此缩短加工时间并由此降低螺母的加工成本，还能够利于偏导装置向偏导装置配装孔上的固定，由此降低螺母的加工成本。
在实现上述目的中，根据本发明的第一方面，提供了一种用来加工滚珠丝杠的螺母的方法，该方法有第一步骤，切削螺母的螺旋形滚动表面，滚珠丝杠的滚珠在该表面上滚动；第二步骤，热处理在第一步骤中获得的螺旋形滚动表面，由此硬化该滚动表面的表面；以及第三步骤，基于电解抛光工艺表面精加工在第二步骤中获得的螺旋形滚动表面的表面硬化层。
而且，根据本发明的第二方面，在如本发明的第一方面所描述的方法中，第一步骤通过利用车床车削螺旋形滚动表面或者通过利用旋转工具切削螺旋形滚动表面而将上述螺旋形滚动表面加工成哥特式拱形。
如上所述，根据本发明，通过利用车床车削螺母的滚动表面或利用特殊设计的旋转工具切削该滚动表面而将滚动表面加工能够成哥特式形状，可以缩短螺母的加工时间，并能提高螺母的加工精度。而且，在螺母的坯料经热处理，并由此表面硬化之后，通过基于电解抛光方法仅处理螺母的滚动表面，可以加工螺母，而不论螺母的尺寸和滚动表面的形状如何。
此外，在实现上述目的中，根据本发明的第三方面，提供了一种用于加工偏导装置类型滚珠丝杠的螺母的方法，该方法包括如下步骤从螺母的外周表面一侧将激光束照射到螺母上，由此以偏导装置配装孔从螺母的外周表面直到螺母的内周表面穿透螺母的方式在螺母内形成偏导装置配装孔，其中该螺母具有在其内周表面上形成的螺旋形沟槽，以允许滚珠在该沟槽上滚动；以及将用于限定循环通道的偏导装置装配并固定到偏导装置配装孔内。
而且，根据本发明的第四方面，提供了一种用于加工偏导装置类型滚珠丝杠的螺母的方法，该方法包括以下步骤以偏导装置配装孔从螺母的外周表面直到螺母的内周表面穿透螺母的方式在螺母中形成偏导装置配装孔，其中该螺母具有在其内周表面形成的螺旋形沟槽，以允许滚珠在该沟槽上滚动；将用于限定循环通道的偏导装置装配并固定到偏导装置配装孔内；以及此后将偏导装置利用激光束焊接到螺母上。
根据本发明的第三方面，由于偏导装置配装孔利用激光束加工操作形成，因此，材料去除量仅限于偏导装置配装孔的轮廓路径(contourpassage)。得益于此，与传统公知切削操作相比，可以大大缩短加工时间。
而且，根据本发明的第四方面，偏导装置利用激光束加工操作焊接到螺母上。这不仅可以消除形成特殊形状的偏导装置配装孔以防止偏导装置从螺母中滑出的需要，而且可以省略对偏导装置捻缝的操作。得益于此，可以缩短加工时间。
图1是示出本发明第一实施例的滚珠丝杠的纵向剖面侧视图；图2是示出本发明第二实施例的用来加工偏导装置类型滚珠丝杠所用的螺母的加工设备的侧视图；图3是示出本发明第三实施例的螺母的一部分的纵向剖面侧视图；图4是滚珠丝杠的纵向剖面侧视图；图5是用于加工滚珠丝杠的滚动表面的传统方法的纵向剖面侧视图；图6是传统螺母的纵向剖面侧视图；图7是传统偏导装置类型滚珠丝杠的纵向剖面侧视图；以及图8是传统螺母的一部分的纵向剖面侧视图。
现在，参照附图，下面给出对用于滚珠丝杠的螺母的加工方法的优选图1是根据本发明第一实施例的滚珠丝杠的纵向剖面侧视图。滚珠丝杠包括螺杆轴2和螺母4，其中螺杆轴2包括螺旋形沟槽1，而螺母4包括螺旋形沟槽3，并且使得多个滚珠5在螺杆轴2和螺母4的螺旋形沟槽1和3之间滚动。通常，螺杆轴2的螺旋形沟槽1通过利用轧制模具由轧制加工形成，或通过磨削而形成，从而具有哥特式拱形形状。另一方面，螺母4的螺旋形沟槽3利用车床加工，或者利用特殊设计的旋转工具切削，以便具有哥特式拱形形状。
接着，螺母4的坯料经热处理，例如通过渗碳和淬火，或通过高频淬火，并由此表面硬化，从而螺母4的滚动表面8具有给定的硬度级。然而，在这种状态下，滚动表面8并不充分光滑，因此，在螺母4的表面硬化热处理之后，仅仅滚动表面8作为基于电解抛光方法修整的表面，从而滚动表面8具有所需的表面粗糙度。
在本发明中所用的电解抛光方法中，将除了要被电解抛光的滚动表面8之外的被掩盖的螺母4作为正电极，在正电极(螺母4)与负电极一起浸入电解液并且使得直流电流过两个电极的情况下，逐渐使滚动表面8的顶面被溶解掉，结果，滚动表面8的顶面成为新的光滑表面。
以这种方式，在螺母4的滚动表面8利用车床车削或利用特殊设计的旋转工具切削成哥特式拱形形状的情况下，可以缩短螺母的加工时间，并且能大大的提升螺母的加工精度。而且，在螺母4的表面硬化热处理之后，通过基于电解抛光方法仅处理滚动表面8，可以在不论螺母4的尺寸和形状前提下加工螺母4。
图2是根据本发明第二实施例的用于加工偏导装置类型滚珠丝杠中所用的螺母的设备的侧视图。螺母加工设备包括工件支承机构11，在工件支承机构11中，设置有卡盘13，用来夹持螺母12。卡盘13可以利用NC(数控)分度头14在螺母圆周方向和轴向上定位螺母12。
在螺母12的外周表面上，形成激光加工机器15的激光照射口16，使得激光照射口16与螺母12的轴线成直角地延伸；并且，从激光照射口16发出的激光束L施加到螺母12的外周表面上，由此能够形成偏导装置配装孔17，该偏导装置配装孔17从螺母12的外周表面直到螺母的内周表面穿过螺母。
也就是说，在卡盘13利用NC(数控)分度头14沿螺母的圆周方向和螺母的轴向移动螺母12的同时，来自激光照射口16的激光束L照射到螺母12的外周表面上。因此，激光束L沿着偏导装置配装孔17的轮廓路径扫描，由此在螺母12的外周表面内形成如此的偏导装置配装孔17，以至于该孔从螺母的外周表面到螺母的内周表面穿透螺母。与传统结构类似，在偏导装置配装孔17中可以配装一偏导装置，并且偏导装置可以通过捻缝或通过螺纹连接，或者利用激光束焊接操作固定到螺母12上，其中激光束焊接操作提供了下面将描述的本发明第三实施例。
在偏导装置配装孔17以这种方式利用激光束加工操作形成的情况下，与传统切削操作不同，激光束的材料去除量仅限于偏导装置配装孔17的轮廓路径，这可以极大缩短加工时间。因此，第二实施例在处理滚珠丝杠尺寸增大并且循环通道数量增多方面非常有效。
现在，图3是根据本发明第三实施例的螺母12的一部分的纵向剖面侧视图。在螺母12中，形成一个偏导装置配装孔18。并且，偏导装置配装孔18在螺母12的外周部分一侧的宽度较宽，而在螺母12的内周部分一侧的宽度较窄，由此在偏导装置配装孔18内形成一配合台阶部分19。
而且，偏导装置20具有与偏导装置配装孔18的形状相对应的形状，并且包括一个接合边缘部分21，该接合边缘部分21可以与配合台阶部分19接合。此外，在偏导装置20的两个侧边缘部分上形成倒角部分22。
而且，为了将偏导装置20固定到偏导装置配装孔18上，偏导装置20可以配合到偏导装置配装孔18中，由此使得配合台阶部分19与接合边缘部分21相接合。在这种状态下，激光束L可以从激光加工机器的激光照射口23照射到偏导装置配装孔18与偏导装置20之间的连接部分上，由此将偏导装置20激光焊接到偏导装置配装孔18上，从而，可以将偏导装置20固定到螺母12上。
在这种状态下，要由激光束L加热并焊接的部分仅限于非常小的区域，从而被加热和焊接的部分几乎不会由热量造成变形。而且，消除了加工锥形孔以防止在传统捻缝操作中会出现的偏导装置滑出的需要，由此能够极大缩短加工时间。
虽然在此仅详细描述了本发明的特性实施例，可以理解到在不背离本发明的精髓和范围前提下可以对本发明作出多种改进。
工业应用性本发明的滚珠丝杠的螺母的加工方法，通过在热处理螺母之前车削或切削螺母的坯料由此形成螺母的滚动表面，可以提高螺母的加工效率，并且可以缩短其加工时间。
而且，在螺母的坯料经热处理并表面硬化之后，通过基于电解抛光方法仅处理螺母的滚动表面，不但可以在不论螺母的尺寸和滚动表面的形状如何的前提下加工包括滚动表面的螺母，还能够降低螺母的加工成本。
另外，由于偏导装置配装孔基于激光束加工操作形成，因此材料去除量仅限于偏导装置配装孔的轮廓路径，得益于此，与传统使用的切削操作相比，本发明不但可以极大缩短加工时间，而且在处理滚珠丝杠尺寸增大以及循环通道数量增多方面非常有效。
而且，由于偏导装置利用激光束焊接到螺母上，消除了形成特殊形状偏导装置配装孔以防止偏导装置从螺母中滑出的需求，并且消除了对螺母进行捻缝操作的需求。得益于此，可以缩短加工时间，并由此降低加工成本。
1.一种用来加工滚珠丝杠的螺母的方法，包括第一步骤，切削螺母的螺旋形滚动表面，滚珠丝杠的滚珠在该表面上滚动；第二步骤，热处理在第一步骤中获得的螺旋形滚动表面，以进行表面硬化，由此获得滚动表面上的表面硬化层；以及第三步骤，基于电解抛光工艺表面精加工在第二步骤中获得的表面硬化层。
2.如权利要求1所述的加工方法，其中，电解抛光是通过掩盖螺母中滚动表面之外的部分从而使该部分作为正电极来进行的。
3.如权利要求1所述的加工方法，其中，第一步骤通过利用车床车削螺旋形滚动表面或利用旋转工具切削螺旋形滚动表面来将螺旋形滚动表面加工成哥特式拱形形状。
4.一种用于加工偏导装置类型滚珠丝杠的螺母的方法，包括以下步骤将激光束照射到螺母的外周表面侧，由此以偏导装置配装孔穿透螺母到螺母内周表面的方式在螺母内形成偏导装置配装孔，其中该螺母具有在其内周表面上形成的螺旋形沟槽，以允许滚珠在该沟槽上滚动；以及将用于限定循环通道的偏导装置装配并固定到偏导装置配装孔内。
5.如权利要求4所述的加工方法，还包括以下步骤切削螺旋形沟槽；为了表面硬化，而热处理经切削的螺旋形沟槽，由此在螺旋形沟槽上获得表面硬化层；以及基于电解抛光工艺表面精加工该表面硬化层。
6.一种用于加工框架类型滚珠丝杠的螺母的方法，包括以下步骤以偏导装置配装孔从螺母外周表面到螺母内周表面穿透螺母的方式在螺母内形成偏导装置配装孔，其中螺母在其内周表面中形成螺旋形沟槽，以允许滚珠在该沟槽上滚动；将用于限定循环通道的偏导装置装配在偏导装置配装孔内；以及利用激光束将所述偏导装置焊接到所述螺母上。
一种用于加工滚珠丝杠的螺母的方法，具有第一步骤，车削或切削滚珠丝杠的螺母的螺旋形滚动表面，滚珠丝杠的滚珠可以在该螺旋形滚动表面上滚动；第二步骤，热处理、例如渗碳和淬火或高频淬火处理在第一步骤中获得的螺旋形滚动表面，由此硬化滚动表面的顶面；以及第三步骤，基于电解抛光工艺表面精加工在第二步骤中获得的螺旋形滚动表面中经硬化的表面层。
