滚珠丝杆的分类、材质和常用特性

根据丝杠在机械上所起的作用、 对精度的要求以及它随载荷的大小， 可分为普通丝杠（梯形丝杠精度为 7～9 级，滚珠丝杠为 D～H 级）和精密丝杠（梯形丝杠精度 6 级以下，滚珠丝杠为 C级）。

根据热处理情况又可分为淬硬丝杠 （硬丝杠）和不淬硬丝杠（软丝杠）。

丝杠材料首先要严原材料的验收，应按照国家标准逐项进行检验， 特别是原材料的表面质量 （主要是对原材料的外观、形状、表面缺陷）检验、化学成分检验和内部质量（即内部组织缺陷，如疏松、夹渣、偏析、脱碳等）检验，合格后方能投产。

普通精度软丝杠，应用很普遍，如机床上 7～8 级的定位丝杠、手动进给丝杠等，由于其加工方便、制造成本低，故对使用材料的性能要求不高，多用中碳碳钢和中碳低合金钢。

对于高精度精密软丝杠，其精度在 6 级以上、硬度在 35HRC 以下的精密丝杠，多用于轻载荷、 工作频率低、润滑条件好的结构中。 它常用碳含量较高的钢，如 T10A 、T12A 等，它对材料的要求，除与普通精度软丝杠相似的条件外，还要求材料的磨削加工性能好、 不易磨焦表面、 产生磨裂的敏感性低、磨削表面粗糙度低等。

对于高精度精密硬丝杠而言， 要求其心部具有一定的强度和韧性， 表面滚道要有高硬度（一般为 58～63HRC ），以保证有足够的承载能力，能够带动很重的载荷作自由的精确运动，这就要求所使用材料的抗拉强度要达到700 ～1000Mpa ，还应有一定的韧性和精度稳定性，工件在制造过程中还要求有良好的冷热加工的工艺性能。

梯形丝杠用材：

① 普通精度（指 7～9 级）丝杠

对于轻载荷常用非合金中碳结构钢 （如 45、 50 钢）制造，经正火、调质处理，或用冷轧易切削钢（如Ｙ 45ＭnＶ）直接机械加工而成。对于有耐磨性要求的可选用调质非合金结构钢（如45、40Cr 钢）制造，经氮碳共渗处理后直接使用。 用于测量、 受力不大的丝杠可选用调质非合金结构钢（如 45、40Cr 钢），经感应加热表面淬火后使用。

② 高精度（指 6 级以上）丝杠

对轻载荷常用非合金（碳素） 或低合金工具钢（如 T10A 、T12A 或 9Mn2V 、CrWMn 钢）制造，经调质或球化退火处理。对工作频繁的丝杠常用低合金工具钢 （如 9Mn2V 、CrWMn 钢）制造、整体淬火，还可采用高级渗氮专用钢（如 38CrMoA1A 、35CrMo 钢）制造并经渗氮处理，用于承受较高温度场合。对要求耐磨的小规格丝杠可用渗碳低合金钢（如20CrMnTi 钢）制造，经渗碳＋淬火＋低温回火后使用。对于在高温下工作的丝杠可采用沉淀硬化不锈钢 （如 0Cr17Ni4Cu4Nb ）制造，经固溶＋时效处理后使用。

滚珠丝杠用材：

① 低精度、轻载荷滚珠丝杠

可选用非合金（碳素） 结构钢（如 45、50 钢）制造，经正火、调质处理；有些可选冷轧成形钢（如冷轧 60 钢）直接使用。

② 高精度、重载荷滚珠丝杠

多选用低合金工具钢（如 9Mn2V 、CrWMn钢）和滚动轴承钢（如 GCr15 、GCr15SiMn 钢）制造，采用感应加热表面淬火，也有采用火焰加热表面淬火或整体淬火的。

③ 小规格滚珠丝杠

习惯性选用渗碳钢（如 20CrMnTi 钢），经渗碳＋淬火＋低温回火后使用。

④ 某些热处理时易变形的高精度滚珠丝杠

可选用专用渗氮钢（如38CrMoA1A 钢）制造，经渗氮处理后使用。

⑤ 在腐蚀性和高温环境下工作的滚珠丝杠

可选用沉淀硬化不锈钢（如1Cr15Co14Mo5VN 、0Cr17Ni4Cu4Nb 钢）制造，经固溶处理＋时效处理后使用。

滚珠螺母和反向器用材：

① 滚珠螺母用材 主要是低合金刃具钢（如 GCr15 、CrWMn 钢）等，经整体淬火（硬度为 60～62HRC ）后使用。

② 反向器用材 主要有 GCr15 、CrWMn 、20CrMnTi 、40CrMo 、40Cr 等，经整体淬火，硬度为 58HRC ；经离子渗氮（渗层深度为 0.3 ～0.4mm ），硬度500～550HV ，视钢种而异。

滚珠丝杠副各部件（包括螺母、丝杠、钢珠）一般用高碳铬轴承钢GCr15 ，要求高一些的用 GCr15SiMn 。（相见 GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢）两者的区别在于，前者的 Si 含量是 0.15% ～0.35% ，Mn 含量是 0.25% ～0.45% ；后者的 Si 含量是 0.45% ～0.75% ，Mn 含量是 0.95% ～1.25% 。

Si 和 Mn 的含量高，硬度、强度、韧性和塑性等力学性能好，产品的刚性和精度也就高些，价格也更贵。

上银丝杆材料：

轧制丝杠材质： CF53；

研磨丝杠材质： 50CrMo4 ；

螺母材质： SNCM220;

滚珠材质： GCr15

来源：机械设计小助手