專利名稱：滾珠絲杠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
滾珠絲杠技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及滾珠絲杠。
背景技術(shù)：
[0002]滾珠絲杠具有絲杠軸，其在外周面具有螺旋狀的螺紋槽；螺母，其在內(nèi)周面具有與絲杠軸的螺紋槽對置的螺紋槽；以及多個滾珠，它們以滾動自如的方式裝填在由兩個螺紋槽形成的螺旋狀的滾珠滾動路內(nèi)。進(jìn)而，當(dāng)使經(jīng)由滾珠而與絲杠軸螺合的螺母與絲杠軸相對旋轉(zhuǎn)運動時，通過滾珠的滾動使絲杠軸和螺母沿軸向相對移動。[0003]在這種滾珠絲杠中具備滾珠循環(huán)路，該滾珠循環(huán)路使?jié)L珠滾動路的起點和終點連通而形成環(huán)狀的滾珠通路。即，當(dāng)滾珠一邊在滾珠滾動路內(nèi)移動一邊繞絲杠軸轉(zhuǎn)動而到達(dá)滾珠滾動路的終點時，滾珠從滾珠循環(huán)路的一個端部被S起而通過滾珠循環(huán)路內(nèi)，并從滾珠循環(huán)路的另一個端部回到滾珠滾動路的起點。這樣，在滾珠滾動路內(nèi)滾動的滾珠通過滾珠循環(huán)路無限循環(huán)，因而絲杠軸和螺母能夠持續(xù)地相對移動。[0004]作為使用滾珠循環(huán)路的滾珠循環(huán)形式，一般是導(dǎo)管式、蓋板式等，然而也公知有使螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷來形成凹槽、并將該凹槽作為滾珠循環(huán)路的滾珠循環(huán)形式(以下有時也記為“一體式”)。在導(dǎo)管式、蓋板式的情況下，構(gòu)成滾珠循環(huán)路的其它部件(回珠管、蓋板)安裝在螺母上，而在一體式的情況下，由于與螺母一體地形成滾珠循環(huán)路，因而無需將其它部件安裝在螺母上。[0005]作為制造滾珠循環(huán)形式是一體式的滾珠絲杠的螺母的方法，具有通過使用模具等的鍛造使螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷來形成所述凹槽的方法(例如參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I日本特開2008- 281063號公報[0007]在滾珠循環(huán)形式是蓋板式的情況下，為了充分確保滾珠循環(huán)路的深度并可靠地舀起滾珠，滾珠循環(huán)路的徑向最內(nèi)側(cè)部分即蓋板的內(nèi)徑面的徑向位置位于比螺母的螺紋槽的槽脊部的徑向位置靠徑向內(nèi)側(cè)。S卩，蓋板的內(nèi)徑面的徑向位置在螺紋軸側(cè)，位于比滾珠滾動路內(nèi)的滾珠的中心的徑向位置靠徑向內(nèi)側(cè)。[0008]與此相對，在專利文獻(xiàn)I那樣的滾珠循環(huán)形式是一體式的情況下，滾珠循環(huán)路的徑向最內(nèi)側(cè)部分的徑向位置是與絲杠軸的螺紋槽的槽脊部的徑向位置大致相同的位置，位于比滾珠滾動路內(nèi)的滾珠的中心的徑向位置靠徑向外側(cè)。因此，滾珠循環(huán)形式是一體式的滾珠絲杠由于滾珠循環(huán)路的徑向最內(nèi)側(cè)部分的徑向位置與滾珠滾動路內(nèi)的滾珠的中心的徑向位置之間的徑向距離的大小，與滾珠循環(huán)形式是蓋板式的滾珠絲杠相比較，滾珠從滾珠滾動路S起的順暢性很有可能低。[0009]而且，如專利文獻(xiàn)I那樣，當(dāng)通過鍛造使螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成凹槽時，凹槽的輪廓部分即凹槽的內(nèi)表面與螺母的內(nèi)周面中未形成有螺紋槽的部分交叉的棱部不為角部而變圓(在與凹槽的長度方向正交的平面剖切的情況下的截面是大致圓弧狀)，成為所謂的塌角部。[0010]并且，在滾珠循環(huán)形式是一體式的情況下，滾珠循環(huán)路(凹槽)的與滾珠滾動路(螺紋槽)的連接部分即直線狀的兩端部和位于兩端部之間的曲線狀的中間部形成平滑連接的大致S字狀，在該滾珠循環(huán)路的端部與中間部的邊界部分附近，滾珠被酉起在滾珠循環(huán)路 (中間部)內(nèi)。[0011]然而，當(dāng)在所述棱部形成了塌角部時，與未形成有塌角部、所述棱部為角部的情況相比，位于滾珠循環(huán)路的端部與中間部的邊界部分的滾珠(以下記為“邊界位置滾珠”)與滾珠循環(huán)路的接點的徑向位置處于徑向外側(cè)。即，邊界位置滾珠在塌角部的徑向最外點與滾珠循環(huán)路相接觸，因而和在角部與滾珠循環(huán)路相接觸的情況相比，邊界位置滾珠與滾珠循環(huán)路的接點的徑向位置處于徑向外側(cè)。另外，本實用新型中的“徑向”是指螺母和絲杠軸的徑向。[0012]因此，通過鍛造形成了凹槽的一體式的滾珠絲杠由于塌角部的形成而使?jié)L珠從滾珠滾動路S起的順暢性進(jìn)一步降低，根據(jù)塌角部的大小(形成有塌角部的范圍的大小)，很有可能給滾珠從滾珠滾動路的S起即滾珠的循環(huán)性造成障礙。實用新型內(nèi)容[0013]因此，本實用新型的課題是解決上述的現(xiàn)有技術(shù)具有的問題，提供這樣一種滾珠絲杠即使在形成滾珠循環(huán)路的凹槽通過鍛造形成在螺母的內(nèi)周面、螺母的內(nèi)周面與凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部成為塌角部的情況下，滾珠從滾珠滾動路的S起的順暢性也高，滾珠的循環(huán)性也優(yōu)良。[0014]為了解決上述課題，本實用新型的方式由如下結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即，本實用新型的一個方式涉及的滾珠絲杠具有絲杠軸，其在外周面具有螺旋狀的螺紋槽；螺母，其在內(nèi)周面具有與所述絲杠軸的螺紋槽對置的螺紋槽；多個滾珠，它們以滾動自如的方式裝填在由螺母的螺紋槽和絲杠軸的螺紋槽形成的螺旋狀的滾珠滾動路內(nèi)；以及滾珠循環(huán)路，其使所述滾珠從滾珠滾動路的終點返回至起點進(jìn)行循環(huán)，所述滾珠循環(huán)路由通過鍛造使所述螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成的凹槽構(gòu)成，所述滾珠絲杠的特征在于，所述螺母的內(nèi)周面與所述凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部為截面大致圓弧狀的塌角部，所述滾珠循環(huán)路具有與所述滾珠滾動路的連接部分即直線狀的兩端部、和配置在所述兩端部之間的曲線狀的中間部，所述多個滾珠中、位于所述滾珠循環(huán)路的所述端部與所述中間部的邊界部分的邊界位置滾珠與所述塌角部·的徑向最外點和所述絲杠軸的螺紋槽相接觸，角度Θ 2大于角度Θ1，所述角度 ΘI是將所述邊界位置滾珠與所述絲杠軸的螺紋槽的接點和所述邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過所述邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度，所述角度Θ2 是將和所述邊界位置滾珠相接觸的所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過所述邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度。[0015]在該滾珠絲杠中，優(yōu)選的是，設(shè)在與所述絲杠軸的螺紋槽的接點處作用于所述邊界位置滾珠的、朝向所述邊界位置滾珠的中心的方向的力為Fl，設(shè)在與所述塌角部的徑向最外點的接點處作用于所述邊界位置滾珠的、朝向所述邊界位置滾珠的中心的方向的力為 F2，設(shè)所述絲杠軸的螺紋槽與所述邊界位置滾珠之間的摩擦系數(shù)為μ 1，設(shè)所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠之間的摩擦系數(shù)為μ 2時，所述角度ΘI和所述角度Θ 2被設(shè)定成，使所述力F1、所述力F2、因所述絲杠軸的螺紋槽與所述邊界位置滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力μ 1XF1、以及因所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力μ 2XF2這4個力的合力為使所述邊界位置滾珠朝向所述滾珠循環(huán)路內(nèi)的方向的力。[0016]并且，優(yōu)選的是，和所述邊界位置滾珠相接觸的所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠的中心之間的徑向距離h、與所述滾珠的直徑da之比h/da是O. 15以下。[0017]本實用新型的滾珠絲杠，由于角度Θ 2大于角度Θ 1，角度Θ I是將邊界位置滾珠與絲杠軸的螺紋槽的接點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度，角度Θ 2是將和邊界位置滾珠相接觸的塌角部的徑向最外點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度，因而即使在構(gòu)成滾珠循環(huán)路的凹槽通過鍛造形成在螺母的內(nèi)周面、螺母的內(nèi)周面與凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部為塌角部的情況下，滾珠從滾珠滾動路的S起的順暢性也高，滾珠的循環(huán)性也優(yōu)良。


[0018]圖1是本實用新型的一個實施方式的滾珠絲杠的剖視圖。[0019]圖2是螺母的主要部分剖視圖。[0020]圖3是從螺母的中心側(cè)觀察螺母的凹槽的放大圖。[0021]圖4是在將邊界位置滾珠的附近部分在與滾珠前進(jìn)方向正交的平面剖切的情況下的放大剖視圖。[0022]圖5是說明在邊界位置滾珠與絲杠軸的螺紋槽及塌角部的徑向最外點之間產(chǎn)生的摩擦力的、邊界位置滾珠的附近部分的放大剖視圖。[0023]圖6是示出h/da與滾珠絲杠的效率和振動的總值之間的關(guān)系的圖表。[0024]圖7是說明算式的邊界位置滾珠的附近部分的放大剖視圖。圖8是說明滾珠絲杠的制造方法的工序圖。[0026]標(biāo)號說明[0027]1:滾珠絲杠；3 :絲杠軸；3a :螺紋槽；5 :螺母；5a :螺紋槽；7 :滾珠滾動路；9 :滾珠；10 :邊界位置滾珠；11 :滾珠循環(huán)路；15 :塌角部；17 :徑向最外點；22 :凹槽；Da :滾珠的直徑；h :塌角部的徑向最外點與邊界位置滾珠的中心之間的徑向距離；F1 :在與絲杠軸的螺紋槽的接點處作用于邊界位置滾珠的、朝向邊界位置滾珠的中心的方向的力；F2 :在與塌角部的徑向最外點的接點處作用于邊界位置滾珠的、朝向邊界位置滾珠的中心的方向的力；Θ1:將邊界位置滾珠與絲杠軸的螺紋槽的接點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、 與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度；Θ 2 :將塌角部的徑向最外點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度。
具體實施方式
[0028]參照附圖詳細(xì)說明本實用新型涉及的滾珠絲杠的實施方式。圖1是本實用新型的一個實施方式的滾珠絲杠的剖視圖(在沿著軸向的平面剖切的剖視圖)。[0029]如圖1所示，滾珠絲杠I具有絲杠軸3，其在外周面具有螺旋狀的螺紋槽3a ;螺母 5，其在內(nèi)周面具有與絲杠軸3的螺紋槽3a對置的螺旋狀的螺紋槽5a ;多個滾珠9，它們以滾動自如的方式裝填在由兩個螺紋槽3a、5a形成的螺旋狀的滾珠滾動路7內(nèi)；以及滾珠循 環(huán)路11，其使?jié)L珠9從滾珠滾動路7的終點返回至起點進(jìn)行循環(huán)。[0030]這里，參照圖1、圖2詳細(xì)說明滾珠循環(huán)路11。滾珠循環(huán)路11 一體地形成在螺母5 的內(nèi)周面。詳細(xì)來說，將通過鍛造使螺母5的圓柱面狀的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成的凹 槽22作為滾珠循環(huán)路11。因此，與導(dǎo)管式、蓋板式等的滾珠循環(huán)形式的情況不同，不安裝用 于構(gòu)成滾珠循環(huán)路11的其它部件。[0031]并且，如圖3所示，滾珠循環(huán)路11 (凹槽22)的與滾珠滾動路7 (絲杠軸5a)的連 接部分即兩端部11a、Ila為直線狀，位于兩端部11a、Ila之間的中間部Ilb為曲線狀。兩 端部IlaUla和中間部Ilb的兩端平滑連接，在從螺母5的中心觀察內(nèi)周面的情況下的滾 珠循環(huán)路11 (凹槽22)的整體形狀呈大致S字狀。但是，滾珠循環(huán)路11的整體形狀不限定 于大致S字狀。[0032]由于具有這樣的滾珠循環(huán)路11，因而一邊在滾珠滾動路7內(nèi)移動一邊繞絲杠軸3 轉(zhuǎn)動而到達(dá)滾珠滾動路7的終點的滾珠9進(jìn)入滾珠循環(huán)路11的一個端部Ila內(nèi)，從該端部 Ila與中間部Ilb的邊界部分(凹槽22的彎曲起點)附近被舀起到滾珠循環(huán)路11 (中間部 Ilb)并沉入到螺母5的內(nèi)部(徑向外側(cè))。然后，通過滾珠循環(huán)路11的中間部Ilb而越過絲 杠軸3的槽脊部(螺紋槽3a的螺紋牙)，到達(dá)滾珠循環(huán)路11的另一端部11a，從該另一端部 Ila回到滾珠滾動路7的起點。[0033]在這樣的滾珠絲杠I中，當(dāng)使通過滾珠9而與絲杠軸3螺合的螺母5和絲杠軸3 相對旋轉(zhuǎn)運動時，絲杠軸3和螺母5就會通過滾珠9的滾動在軸向相對移動。然后，由滾珠 滾動路7和滾珠循環(huán)路11形成環(huán)狀的滾珠通路，滾珠9在滾珠通路內(nèi)無限循環(huán)，因而絲杠 軸3和螺母5能夠持續(xù)地相對移動。[0034]另外，滾珠循環(huán)路11的截面形狀(在與滾珠循環(huán)路11的長度方向正交的平面剖切 的情況下的截面的形狀)可以是圓弧狀(單一圓弧狀)，也可以為哥特式弧狀。并且，螺紋槽 3a、5a的截面形狀(在與螺紋槽3a、5a的長度方向正交的平面剖切的情況下的截面的形狀) 可以是圓弧狀(單一圓弧狀)，也可以為哥特式弧狀。而且，滾珠循環(huán)路11和滾珠滾動路7 平滑地連接。即，滾珠循環(huán)路11和滾珠滾動路7連接成，使?jié)L珠9與凹槽22的內(nèi)表面的接 點的軌跡、和滾珠9與螺紋槽5a的內(nèi)表面的接點的軌跡平滑地連續(xù)。其結(jié)果是，滾珠9在 所述滾珠通路內(nèi)平滑地循環(huán)。[0035]在這樣的滾珠絲杠I中，如上所述，構(gòu)成滾珠循環(huán)路11的凹槽22是通過鍛造使螺 母5的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成的，因而螺母5的內(nèi)周面(未形成有螺紋槽5a的部分)與 凹槽22的內(nèi)表面交叉的棱部不為角部而變圓，如圖4所示為截面大致圓弧狀的塌角部15 (在與凹槽22的長度方向正交的平面剖切的情況下的塌角部15的截面是大致圓弧狀)。[0036]因此，在滾珠滾動路7內(nèi)移動的滾珠9中、到達(dá)滾珠滾動路7的終點并位于滾珠循 環(huán)路11的端部Ila與中間部Ilb的邊界部分的邊界位置滾珠10，與塌角部15的徑向最外 點17和絲杠軸3的螺紋槽3a相接觸。另外，塌角部15的徑向最外點17是指塌角部15中 位于螺母5的徑向最外側(cè)的部分。[0037]此時，在邊界位置滾珠10上，在所述2個接點處，作用有分別朝向滾珠中心的方向 的力。在圖4中，將在與螺紋槽3a的接點處作用的力表示為F1，將在與塌角部15的徑向最 外點17的接點處作用的力表示為F2。然后，將力Fl的導(dǎo)引垂直方向分量(與徑向和滾珠前進(jìn)方向正交的方向的分量)表不為Fix,將徑向分量表不為Fly,將力F2的導(dǎo)引垂直方向分量表示為F2x,將徑向分量表示為F2y。[0038]因此，2個力F1、F2的合力F作用于邊界位置滾珠10。即，如圖4所示，合力F作用于邊界位置滾珠10的中心。另外，在圖4中，將該合力F的導(dǎo)引垂直方向分量表示為Fx， 將徑向分量表示為Fy。[0039]這里，設(shè)將與邊界位置滾珠10相接觸的塌角部15的徑向最外點17和邊界位置滾珠10的中心連接起來的線為A。并且，設(shè)將邊界位置滾珠10與絲杠軸3的螺紋槽3a的接點、和邊界位置滾珠10的中心連接起來的線為B。而且，設(shè)通過邊界位置滾珠10的中心并沿著徑向的線為C。然后，設(shè)線B和線C所形成的角度為Θ 1，設(shè)線A和線C所形成的角度為Θ 2。[0040]如果將滾珠絲杠I (凹槽22和螺紋槽3a)制造成使角度Θ 2大于角度Θ 1，則作用于邊界位置滾珠10的中心的合力F為使位于滾珠循環(huán)路11的端部Ila與中間部Ilb的邊界部分的邊界位置滾珠10朝向滾珠循環(huán)路11內(nèi)的方向的力(在圖4中，右斜上方向的力)。 因此，到達(dá)滾珠滾動路7的終點的滾珠9 (邊界位置滾珠10)從滾珠滾動路7順暢地被舀起到滾珠循環(huán)路11內(nèi)，因而所述滾珠通路內(nèi)的滾珠9的循環(huán)平滑，滾珠絲杠I的滾珠9的循環(huán)性優(yōu)良。[0041]這里，考慮到在舀起時作用于邊界位置滾珠10的摩擦，角度Θ I和角度Θ 2更優(yōu)選按以下方式設(shè)定。即，設(shè)絲杠軸3的螺紋槽3a與邊界位置滾珠10之間的摩擦系數(shù)為μ 1， 設(shè)塌角部15的徑向最外點17與邊界位置滾珠10之間的摩擦系數(shù)為μ 2，則因絲杠軸3的螺紋槽3a與邊界位置滾珠10之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力為μ 1XF1,因塌角部15的徑向最外點17與邊界位置滾珠10之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力為μ 2XF2 (參照圖5)，而更優(yōu)選的是，角度Θ1和角度0 2被設(shè)定成，使力？1、力？2、摩擦力ylXFl、以及摩擦力y2XF2這 4個力的合力為使邊界位置滾珠10朝向滾珠循環(huán)路11內(nèi)的方向的力(在圖5中，右斜上方向的力)。[0042]這樣，如果考慮絲杠軸3的螺紋槽3a與邊界位置滾珠10之間的摩擦、以及塌角部 15的徑向最外點17與邊界 位置滾珠10之間的摩擦來設(shè)定角度Θ I和角度Θ 2，則邊界位置滾珠10更可靠地從滾珠滾動路7被酉起到滾珠循環(huán)路11內(nèi)。因此，所述滾珠通路內(nèi)的滾珠9的循環(huán)更平滑，滾珠絲杠I的滾珠9的循環(huán)性更優(yōu)良。[0043]另外，如果絲杠軸3和螺母5使用相同材料構(gòu)成，則μ I和μ 2為相同值。在使用不同材料構(gòu)成的情況下，或者在絲杠軸3的螺紋槽3a與邊界位置滾珠10之間的潤滑條件、 和塌角部15的徑向最外點17與邊界位置滾珠10之間的潤滑條件不同的情況下，μ I和μ2 為不同值。[0044]此外，當(dāng)設(shè)和邊界位置滾珠10相接觸的塌角部15的徑向最外點17與邊界位置滾珠10的中心之間的徑向距離為h，設(shè)滾珠9 (邊界位置滾珠10)的直徑為da時，更優(yōu)選的是使兩者之比h/da為O. 15以下。這樣，滾珠9從滾珠滾動路7向滾珠循環(huán)路11內(nèi)的舀起的順暢性進(jìn)一步提高，因而所述滾珠通路內(nèi)的滾珠9的循環(huán)更平滑，滾珠絲杠I的滾珠9的循環(huán)性更優(yōu)良。[0045]作為一例，說明使用直徑da是3. 969mm的滾珠9進(jìn)行了實驗后的結(jié)果。表I和圖 6的圖表示出用振動等級評價了滾珠9的循環(huán)的順暢性的實驗結(jié)果和滾珠絲杠的效率η。從表I和圖6的圖表可知，當(dāng)h超過O. 6mm時(當(dāng)h/da的值超過O. 15時)，滾珠絲杠的效率下降，振動變大。雖然滾珠9從滾珠滾動路7向滾珠循環(huán)路11內(nèi)的S起是可靠的，但是與 h是O. 6mm以下的情況(h/da的值是O. 15以下的情況)相比，順暢性稍低。[0046]表I[0047]螺母的內(nèi)徑(mm)h/da振動的總值滾珠絲杠的效率(％)53.40.0219.08787.053.80.0719.30886.554.00.1019.41087.054.20.1218.74687.054.40.1518.32186.554.60.1720.03684.054.80.2022.44883.0·55.00.2223.76582.0[0048]另外，h也能夠由下述算式規(guī)定(參照圖7)。[0049]H = (d/2 + r) — (a + b)[0050]這里，a是邊界位置滾珠10與絲杠軸3的螺紋槽3a的接點、和絲杠軸3的徑向中心之間的徑向距離(即半徑)。并且，b是邊界位置滾珠10與絲杠軸3的螺紋槽3a的接點、 和邊界位置滾珠10的中心之間的徑向距離。而且，d是螺母5的內(nèi)徑。而且，！■是塌角部 15的大小，即塌角部15的徑向最外點17與螺母5的內(nèi)周面之間的徑向距離。[0051]本實施方式的這種滾珠絲杠I的用途不作特別限定，但優(yōu)選能適用于汽車部件、 定位裝置等。[0052]另外，形成在滾珠循環(huán)路11的端部的塌角部15的大小不作特別限定。其原因是因為，在滾珠循環(huán)路11的端部Ila與中間部Ilb的邊界部分附近進(jìn)行滾珠9的舀起，在滾珠循環(huán)路11的端部Ila處，滾珠9被保持在絲杠軸3的螺紋槽3a和螺母5之間并朝導(dǎo)引方向移動，不產(chǎn)生使前進(jìn)方向變化的力。[0053]但是，必要的是，在滾珠循環(huán)路11的端部I Ia處在絲杠軸3的螺紋槽3a和螺母5 之間保持滾珠9，以及形成在滾珠循環(huán)路11的端部Ila的塌角部15和形成在滾珠循環(huán)路 11的中間部Ilb的塌角部15平滑地連接。當(dāng)形成在滾珠循環(huán)路11的端部Ila的塌角部 15和形成在中間部Ilb的塌角部15未平滑連接時，在滾珠循環(huán)路11的端部Ila與中間部 Ilb的邊界部分產(chǎn)生階梯差，很有可能使?jié)L珠9發(fā)生損傷。[0054]下面，參照圖8說明本實施方式的滾珠絲杠I的制造方法的一例。首先，通過冷鍛等鍛造對圓柱狀的鋼制材料20進(jìn)行加工，得到與螺母5大致相同的形狀(大致圓筒形狀)的坯料21 (粗成形工序)。此時,通過塑性加工,在坯料21的外周面也形成凸緣13。[0055]然后，通過鍛造使坯料21的圓柱面狀的內(nèi)周面的一部分凹陷，從而形成構(gòu)成使?jié)L珠滾動路7的終點和起點連通的滾珠循環(huán)路11的大致S字狀的凹槽22 (滾珠循環(huán)路形成工序)。[0056]作為形成凹槽22的方法的具體例，列舉以下例子。即，將具有與凹槽22對應(yīng)的形 狀的凸部的模具(未圖示)插入到坯料21內(nèi)，使模具的凸部與坯料21的內(nèi)周面接觸，通過向 坯料21的內(nèi)周面強(qiáng)烈按壓模型來進(jìn)行鍛造，從而能夠形成凹槽22。[0057]例如，可以使用具有凸輪驅(qū)動器(未圖示)和凸輪滑動器(未圖示)的凸輪機(jī)構(gòu)的模 具來形成凹槽22，該凸輪滑動器具有與凹槽22對應(yīng)的形狀的凸部。詳細(xì)來說，在坯料21內(nèi) 插入凸輪驅(qū)動器和凸輪滑動器，此時凸輪滑動器配置在坯料21和凸輪驅(qū)動器之間，并將凸 部朝向坯料21的內(nèi)周面配置。配置在坯料21內(nèi)的凸輪滑動器和凸輪驅(qū)動器在沿坯料21 的大致軸向(從坯料21的軸向稍許傾斜的方向)延伸的傾斜面相互接觸，兩個傾斜面構(gòu)成模 具的凸輪機(jī)構(gòu)。[0058]這里，當(dāng)使凸輪驅(qū)動器沿著坯料21的軸向移動時，通過由兩個傾斜面構(gòu)成的凸輪 機(jī)構(gòu)(楔子的作用)使凸輪滑動器朝坯料21的徑向外方移動。即，力從凸輪驅(qū)動器的傾斜面 被傳遞到凸輪滑動器的傾斜面，凸輪滑動器的軸向的力被變換為使凸輪滑動器朝徑向外方 移動的力。其結(jié)果是，凸輪滑動器的凸部強(qiáng)烈按壓坯料21的內(nèi)周面，因而通過鍛造在坯料 21的內(nèi)周面形成凹槽22。[0059]另外，如上所述，當(dāng)通過使用具有與凹槽22對應(yīng)的形狀的凸部的模具的鍛造形成 凹槽22時，螺母5的內(nèi)周面與凹槽22的內(nèi)表面交叉的棱部很有可能成為塌角部15，因而優(yōu) 選的是在鍛造中抑制塌角的發(fā)生(將塌角部15的大小抑制得較小)。[0060]上述那樣的在鍛造中抑制塌角發(fā)生的方法不作特別限定，然而作為一例，列舉有 這樣的方法在坯料的內(nèi)周面形成凹槽，并在凹槽的外周形成用于減少因鍛造產(chǎn)生的塌角 的塌角用凹部。在該方法中，優(yōu)選的是與大致S字狀的至少彎曲的部位相鄰地形成塌角用 凹部。并且，優(yōu)選的是，根據(jù)塌角的量決定塌角用凹部的形狀和深度。[0061]或者，作為另一例，列舉有這樣的方法使用于減少塌角的飛邊部從坯料的內(nèi)周面 突出設(shè)置，將凸部壓入到飛邊部內(nèi)成形凹槽。[0062]然后，在形成有凹槽22的坯料21的內(nèi)周面，通過慣用的切削加工或磨削加工，以 與滾珠循環(huán)路11 (凹槽22)的最端部連接的方式形成螺紋槽5a (螺紋槽形成工序)。此時， 凹槽22 (滾珠循環(huán)路11)的最端部呈球面狀，因而在與螺紋槽5a的交界部分的階梯差不產(chǎn) 生蓋板式滾珠絲杠的情況那樣的邊緣部，成為平滑的階梯差。其結(jié)果是，即使?jié)L珠9通過交 界部分，也不易產(chǎn)生異常聲音和工作轉(zhuǎn)矩變動，并且也不易產(chǎn)生壽命下降。[0063]但是，在凹槽22 (滾珠循環(huán)路11)和螺紋槽5a (滾珠滾動路7)的交界部分很有可 能因切削加工或磨削加工而產(chǎn)生微小的毛刺。當(dāng)存在毛刺時，在滾珠9通過所述交界部分 時很有可能產(chǎn)生異常聲音和工作轉(zhuǎn)矩變動，進(jìn)而很有可能產(chǎn)生壽命下降。因此，為了去除毛 刺，可以根據(jù)期望，對所述交界部分實施涂刷加工和噴砂加工中的至少一方。[0064]當(dāng)實施了這種毛刺去除后，在所述交界部分不存在毛刺，因而滾珠循環(huán)路11和滾 珠滾動路7平滑地連接。其結(jié)果是，即使?jié)L珠9通過所述交界部分，也不會產(chǎn)生異常聲音 和工作轉(zhuǎn)矩變動，并且也不易產(chǎn)生壽命下降。并且，當(dāng)實施了涂刷加工或噴砂加工后，根據(jù) 表面的壓縮殘留應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度提高。而且，涂刷加工和噴砂加工與噴丸硬化加工相比成本 低，因而能夠廉價地制造滾珠絲杠I。而且，通過涂刷加工或噴砂加工，在所述交界部分不 存在毛刺，而且成為面光滑(面行h )形狀，因而根據(jù)這些效果，能夠使?jié)L珠9更順暢地循環(huán)。另外，面光滑形狀是曲面狀的倒角形狀。[0065]而且，在以往的蓋板式滾珠絲杠中，當(dāng)實施了涂刷加工或噴砂加工后，后述的磨粒、介質(zhì)、切粉等很有可能殘留在蓋板和蓋板孔之間。然而，在本實施方式的滾珠絲杠I中， 由于螺母5和滾珠循環(huán)路11成為一體，因而不會產(chǎn)生上述的磨粒、介質(zhì)、切粉等殘留的不良情況。[0066]在涂刷加工中，可使用鋼、不銹鋼、聚酰胺樹脂(尼龍)等構(gòu)成的刷。該刷可以是具有磨粒的刷。磨粒的種類不作特別限定，然而優(yōu)選的是氧化鋁、碳化硅、金剛石等。并且，噴砂加工是從噴砂噴嘴向所述交界部分噴射介質(zhì)的處理。介質(zhì)的種類不作特別限定，但是優(yōu)選的是鋼、玻璃、氧化鋁、或聚酰胺樹脂(尼龍)等的塑料。并且，噴射介質(zhì)的時間不作特別限定，但是優(yōu)選的是2秒以上、5秒以下，更優(yōu)選的是3秒左右。而且，結(jié)束毛刺去除后的所述交界部分的表面粗糙度優(yōu)選是1. 6 μ mRa以下。[0067]最后，在期望的條件下對坯料21實施滲碳、碳氮共滲、淬火、回火、高頻感應(yīng)淬火等的熱處理，得到螺母5。在熱處理是滲碳或碳氮共滲的情況下，螺母的材質(zhì)優(yōu)選是碳的含有量為O. 10 O. 25質(zhì)量％的鉻鋼或者鉻鑰鋼(例如SCM420、SCM415)，在熱處理是高頻感應(yīng)淬火的情況下，優(yōu)選是碳的含有量為O. 4 O. 6質(zhì)量％的碳素鋼(例如S53C、SAE4150)。[0068]將這樣制造的螺母5、和使用慣用方法制造的絲杠軸3和滾珠9進(jìn)行組合，制造滾珠絲杠I。另外，由于通過鍛造進(jìn)行所述的粗成形工序和滾珠循環(huán)路形成工序，因而該滾珠絲杠I的制造方法不僅材料成品率高，而且能夠廉價地制造高精度的滾珠絲杠。并且，由于通過鍛造制造，因而鋼制材料20具有的金屬流動(鍛件纖維流線)幾乎不被切斷，因而得到高強(qiáng)度的螺母5。[0070]雖然鍛造的種類不作特別限定，但是優(yōu)選是冷鍛。也可以采用熱鍛，但是冷鍛與熱鍛相比能夠進(jìn)行高精度的精加工，因而即使不實施后續(xù)加工，也能得到足夠高精度的螺母 5。因此，能夠廉價地制造滾珠絲杠I。優(yōu)選的是使粗成形工序和滾珠循環(huán)路形成工序中的加工方法采用冷鍛，也可以使任一工序中的加工方法采用冷鍛。[0071]另外，本實施方式表示本實用新型的一個例子，本實用新型不限定于本實施方式。 例如，在本實施方式的滾珠絲杠I中，例示出將使?jié)L珠9從滾珠滾動路7的終點回到起點進(jìn)行循環(huán)的滾珠循環(huán)路11形成于螺母的螺母循環(huán)方式的滾珠絲杠，然而本實用新型也能應(yīng)用于將與滾珠循環(huán)路11相當(dāng)?shù)牟考纬捎诮z杠軸的絲杠軸循環(huán)方式的滾珠絲杠。
權(quán)利要求1.一種滾珠絲杠，所述滾珠絲杠具有絲杠軸，其在外周面具有螺旋狀的螺紋槽；螺母，其在內(nèi)周面具有與所述絲杠軸的螺紋槽對置的螺紋槽；多個滾珠，其以滾動自如的方式裝填在由螺母的螺紋槽和絲杠軸的螺紋槽形成的螺旋狀的滾珠滾動路內(nèi)；以及滾珠循環(huán)路，其使所述滾珠從滾珠滾動路的終點返回至起點進(jìn)行循環(huán)，所述滾珠循環(huán)路由通過鍛造使所述螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成的凹槽構(gòu)成，所述滾珠絲杠的特征在于，所述螺母的內(nèi)周面與所述凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部為截面大致圓弧狀的塌角部，所述滾珠循環(huán)路具有與所述滾珠滾動路的連接部分即直線狀的兩端部、和配置在所述兩端部之間的曲線狀的中間部，所述多個滾珠中、位于所述滾珠循環(huán)路的所述端部與所述中間部的邊界部分的邊界位置滾珠與所述塌角部的徑向最外點和所述絲杠軸的螺紋槽相接觸，角度Θ 2大于角度Θ 1，所述角度Θ I是將所述邊界位置滾珠與所述絲杠軸的螺紋槽的接點和所述邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過所述邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度，所述角度Θ 2是將和所述邊界位置滾珠相接觸的所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過所述邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠絲杠，其特征在于，設(shè)在與所述絲杠軸的螺紋槽的接點處作用于所述邊界位置滾珠的、朝向所述邊界位置滾珠的中心的方向的力為F1，設(shè)在與所述塌角部的徑向最外點的接點處作用于所述邊界位置滾珠的、朝向所述邊界位置滾珠的中心的方向的力為F2，設(shè)所述絲杠軸的螺紋槽與所述邊界位置滾珠之間的摩擦系數(shù)為μ 1， 設(shè)所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠之間的摩擦系數(shù)為μ 2時，所述角度Θ1 和所述角度Θ 2被設(shè)定成，使所述力F1、所述力F2、因所述絲杠軸的螺紋槽與所述邊界位置滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力μ I XF1、以及因所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的摩擦力μ 2XF2這4個力的合力為使所述邊界位置滾珠朝向所述滾珠循環(huán)路內(nèi)的方向的力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的滾珠絲杠，其特征在于，與所述邊界位置滾珠相接觸的所述塌角部的徑向最外點與所述邊界位置滾珠的中心之間的徑向距離h、與所述滾珠的直徑da之比h/da是O. 15以下。
專利摘要一種滾珠絲杠，即使在構(gòu)成滾珠循環(huán)路的凹槽通過鍛造形成在螺母的內(nèi)周面、螺母的內(nèi)周面與凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部為塌角部的情況下，滾珠從滾珠滾動路的舀起的順暢性也高，滾珠的循環(huán)性也優(yōu)良。所述凹槽是通過鍛造使螺母的內(nèi)周面的一部分凹陷而形成的，因而螺母的內(nèi)周面與凹槽的內(nèi)表面交叉的棱部為截面大致圓弧狀的塌角部。該滾珠絲杠形成為使角度θ2大于角度θ1，角度θ1是將邊界位置滾珠與絲杠軸的螺紋槽的接點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度，角度θ2是將塌角部的徑向最外點和邊界位置滾珠的中心連接起來的線、與通過邊界位置滾珠的中心并沿著徑向的線所形成的角度。
文檔編號F16H25/22GK202851848SQ20122042814
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者原田徹, 橋本浩司, 坂井干史, 阿部泰明 申請人:日本精工株式會社