專利名稱：直進裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直進裝置，特別是涉及球螺紋，詳細地說，涉及電動注射成型機及電動壓力機等在斷續(xù)高負荷荷重作用下，進行短沖程往復運動時使用的頻率高的搖動部位用的長壽命直進裝置。
背景技術：
近幾年來，作為代替油壓氣缸的直進裝置，使電動注射成型機及電動壓力機等的旋轉(zhuǎn)運動變換成直進運動，以及為了使直進移動無摩擦損失而平穩(wěn)進行，多數(shù)采用球或滾筒作滾動體的直進裝置。
例如，作為直進裝置一例的總體球形的球螺紋，其構成是在外周部位形成陽螺紋槽的螺紋軸、與該陽螺紋槽同樣螺距的在內(nèi)周部位形成的陰螺紋槽的螺母和在該陽螺紋槽和陰螺紋槽之間安裝的滾動自如的多個球。在螺母上陰螺紋槽的一端和另一端連通，形成循環(huán)通路。
當螺紋軸和螺母相對旋轉(zhuǎn)時，球在陽螺紋槽和陰螺紋槽形成的滾動路線中在滾動的同時在陰螺紋槽內(nèi)前進，到達陰螺紋槽一端的球，通過循環(huán)通路，從該陰螺紋槽一端向另一端循環(huán)，再次到達陽螺紋槽和陰螺紋槽之間，發(fā)生滾動。
在陽螺紋槽和陰螺紋槽之間滾動的球，在同一方向旋轉(zhuǎn)，當該球彼此直接接觸時，在作為接觸部分的球表面，作相對的反向運動。因此，以滾動速度2倍的速度發(fā)生相對滑移，產(chǎn)生稱為球摩擦的現(xiàn)象，球表面發(fā)生早期磨耗，或在摩擦熱作用下，球和螺紋槽發(fā)生燒結等不良現(xiàn)象。
球和螺紋軸，或球和螺母的接觸點，通過潤滑脂或潤滑劑，形成稱為接觸橢圓的非常小的橢圓形，該接觸點的面壓成為極高。
原來的球螺紋，為了耐這種高面壓，用特殊材料制造。即，螺紋軸及螺母采用SCM420等滲炭軸承鋼，或SAE4150等高頻淬火用鋼，使用熱處理使表面硬度調(diào)整到HRC56～63左右后的材料。
另外，對于球可以采用SUJ2等高碳鉻軸承鋼，進行淬火，使表面硬度達到HRC60以上。
電動注射成型機及電動壓力機等使用的球螺紋，在施加瞬間高負荷的短沖程下使用，在最大負荷的作用狀態(tài)下一端停止后，在反旋轉(zhuǎn)往復運動的嚴格條件下進行使用。
因此，在球的滾動面上刮取油膜，潤滑劑難以進入螺紋槽和球的接觸面上，油膜的形成不充分，在螺紋軸、螺母及球的滾動面上，由于表面損傷而使磨耗、剝離易于發(fā)生，這是個問題。
特別是以滾動速度的2倍速度產(chǎn)生相對滑移，在球的彼此接觸面上，由于球的摩擦而使損傷顯著。
另外，由于高負荷的作用，機臺的變形或安裝時的失調(diào)等，使上述球的摩擦更加顯著，使壽命進一步下降。
為了防止球的磨耗、提高耐久性，例如，在特開平10-103445號公報、特開平11-300803號公報中，提出球的表面進行氰化處理，以提高球壽命的球螺紋。該球螺紋通過球表面進行氰化處理，在該表面上析出許多馬氏體組織，球的表面硬度提高，而使龜裂敏感性降低。
然而，在球產(chǎn)生摩擦時，即使球表面進行氰化處理，提高硬度，但仍不能避免球表面的損傷，而且潤滑不良是造成螺紋軸或螺母產(chǎn)生早期破損的一個原因。
作為解決球摩擦的手段，特開2000-291770號公報中提出在支撐負荷荷重的負荷球之間，插入比該負荷球直徑小數(shù)μm～數(shù)十μm左右的隔離球形式的球螺紋。
通過隔離球的插入，可以消除球之間的摩擦，然而，隔離球不承受負荷，實際上承受負荷的球數(shù)減少，球螺紋的允許負荷荷重降低，這是個問題。
作為允許負荷荷重不發(fā)生降低、并且防止球摩擦的球螺紋，例如，特開平11-315835號公報、特開2000-199556號公報、特開2001-21018號公報、特開2001-124172號公報、特開平13-124172，公開了在各球之間插入保持件的球螺紋，該保持件面對各球之間具有2個凹面。
使保持件的凹面分別接觸球而配置，與采用隔離球的球螺紋相比，以配置更多個負荷球，可抑制允許負荷容量的下降。
另外，還有的優(yōu)點是，球之間不發(fā)生摩擦、在保持件的凹面內(nèi)的潤滑劑也可以保持、潤滑不良得到顯著減輕。
為了降低球和螺紋軸，或球和螺母的接觸點的接觸橢圓的面壓，有人提出把所謂哥德式(ゴシツク)尖拱形的螺紋槽曲率半徑減小。
例如，特開2000-39052號公報中公開了通過把螺紋軸的陽螺紋槽的曲率半徑降到比螺母的陰螺紋槽曲率半徑小，使陽螺紋槽和球的接觸面壓降低，易受螺母損傷的螺紋軸條件緩和，以達到長壽命的球螺紋。
但是，球螺紋在高負荷條件下使用時，在接觸橢圓下的材料內(nèi)部有很大的剪切力作用，所以，可以消除采用保持件的球摩擦，但螺紋軸的陽螺紋槽曲率半徑減小，不僅使陽螺紋槽和球的接觸面壓降低，而且，螺紋軸或螺母產(chǎn)生剝離，這是個問題。
因此，插入保持件、防止球之間的摩擦，陽螺紋槽的曲率半徑變小，僅使接觸面壓下降，難以承受高速、高負荷、短沖程往復運動的嚴格使用條件，為了達到球螺紋的長壽命，還有很多改善的余地。
本發(fā)明人檢測插入保持件的球螺紋的破損模型的結果發(fā)現(xiàn)，由于潤滑不良而產(chǎn)生以表面作為起點的剝離，所以，變成該表面起點型剝離和以內(nèi)部作為起點的內(nèi)部起點型剝離混合存在的混合剝離。，通過潤滑劑僅提高潤滑性能，該內(nèi)部起點型剝離不能完全回避，而只要不能防止內(nèi)部起點型剝離，具有保持件的球螺紋的壽命就不可能達到最大。
另一方面，一般在球螺紋中封入鋰皂-礦物油系潤滑脂或鋰復合皂-礦物油系潤滑脂。然而，由于增稠劑的強度不足，耐熱性及油膜保持性欠缺，特別是對于施加高負荷用途的電動注射成型機及壓力機，其壽命不能得到滿足。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述實際情況，本發(fā)明的目的是提供一種壽命長的直進裝置(alinear motion device)(球螺紋(a ball screw))，特別是提供一種即使施以高荷重負荷也能保持長壽命的直進裝置(球螺紋)。
本發(fā)明第1方面的直進裝置，其中包括軸(shaft)、安裝在軸上、可引導該軸在軸線方向作直線移動的直進體(a linear motion body)、在該直進體的內(nèi)周面上形成的滾動體槽和上述軸之間設置的滾動自如的多個滾動體(rolling element)、在上述直進體上形成的使上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路(a circulation path)，其特征是，在該直進裝置中，與上述滾動體分別面對的具有2個凹面的保持件(retaining pieces)，分別設置在相鄰的上述滾動體之間、同時在上述滾動體的表面層設置殘留的奧氏體(residual austenite)達到15～40體積％的氰化層(a carbonitrided layer)。
按照上述結構的直進裝置，由于把分別面對滾動體具有2個凹面的保持件分別設置在相鄰的滾動體之間，滾動體，例如，對保持件的哥德式尖拱形凹面在以極小的摩擦接觸的同時，與該保持件一起在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可以防止?jié)L動體之間的摩擦，從而可以防止由于摩擦所造成的動作不良、噪音及異常聲音的發(fā)生，以及由于滾動體的摩擦所造成的損傷。
與采用隔離球的直進裝置比較，可以配置更多的負荷滾動體，不會使允許負荷容量降低，可謀求長壽命。
另外，由于在滾動體表面層設置了殘留奧氏體達15～40體積％的氰化層，可使該滾動體具有高的表面硬度和適當?shù)娜彳浂?，在滾動體于滾動體槽及循環(huán)回路內(nèi)滾動時，使該滾動體槽及循環(huán)回路接觸時的沖擊得到緩和，滾動體槽及循環(huán)回路，特別是從承受大沖擊荷重的滾動體槽至循環(huán)回路的連接部，或從循環(huán)回路至滾動體槽的連接部所形成的角隅，可以防止大的剝離片的脫落，可以長期保持良好的潤滑條件。
另外，直進裝置在承受最大負荷后停止，可以緩和反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的沖擊荷重，使軸及直進體的內(nèi)部疲勞減輕，防止后述內(nèi)部起點型剝離的發(fā)生，壽命可以很長。
本發(fā)明第2方面的直進裝置，其中包括安裝在軸上、引導該軸在軸線方向作直線移動的直進體、設置在該直進體的內(nèi)周面上形成的滾動體槽和上述軸之間的滾動自如的多個滾動體、在上述直進體上形成的上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路，其特征是，在該直進裝置中，把與上述滾動體分別面對的具有2個凹面的保持件，分別設置在相鄰的上述滾動體之間，同時，上述軸、上述直進體及上述滾動體中的至少1種是由具有下列成分的鋼形成的炭(C)0.4～0.9重量％鉻(Cr)2.5～8.5重量％硅(Si)0.1～2.0重量％錳(Mn)0.1～2.0重量％，并且C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)。
按照上述結構的直進裝置，由于使面對滾動體具有2個凹面的保持件分別設置在相鄰的滾動體之間，所以，滾動體，例如保持件的哥德式尖拱形的凹面以極小的摩擦接觸的同時與該保持件一起在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可以防止?jié)L動體之間的摩擦，從而可以防止因摩擦所造成的動作不良、噪音及異常聲音的發(fā)生，以及由于滾動體的摩擦所造成的損傷。
另外，與采用隔離球的直進裝置比較，可以配置更多的負荷滾動體，不會使允許負荷容量降低，可謀求長壽命。
另外，由于軸、直進體及滾動體中的至少1種是由具有下列成分的鋼形成的C0.4～0.9重量％Cr2.5～8.5重量％Si0.1～2.0重量％Mn0.1～2.0重量％，并且C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)，所以，金屬組織穩(wěn)定，因大剪切力作用的接觸橢圓正下面的材料內(nèi)部滾動疲勞所生成的異常組織可以得到抑制。因此，可以阻止內(nèi)部起點型剝離。
另外，本發(fā)明第2方面的直進裝置，其上述軸、上述直進體及上述滾動體中的至少1種可以含有下列至少1種成分鉬(Mo)0.1～1.5重量％釩(V)0.1～1.5重量％。
上述結構的直進裝置，由于含有至少下列1種成分，在形成精細的碳化物的同時，可以防止熱處理時晶粒變粗。
鉬(Mo)0.1～1.5重量％釩(V)0.1～1.5重量％。
另外，金屬組織穩(wěn)定，可以大幅度抑制異常組織的生成，由于高負荷作用部位滾動疲勞引起的內(nèi)部起點型剝離可以防止，球螺紋的壽命延長。
本發(fā)明第3方法的球螺紋，其特征是，由在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸，在內(nèi)周面上形成螺旋狀陰螺紋槽的螺母、由上述陽螺紋槽和陰螺紋槽形成的滾動自如的滾動路內(nèi)設置的多個球構成，在該球螺紋內(nèi)，把分別面對球的具有2個凹面的保持件，分別設置在相鄰的上述球之間，同時，沿著上述陽螺紋槽或上述陰螺紋槽的至少一種螺紋槽的軸線斷面的曲率半徑，為上述球直徑的52.5～55％。
按照上述結構的球螺紋，由于具有分別面對球的2個凹面的保持件，分別設置在相鄰球之間，所以，球，例如對保持件的哥德式尖拱形的凹面在以極小的摩擦接觸的同時與該保持件一起在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可以防止?jié)L動體之間的摩擦。
從而可以防止由于摩擦所造成的動作不良、噪音及異常聲音的發(fā)生，以及由于摩擦造成的損傷。
另外，與采用隔離球的球螺紋比較，可以配置更多的負荷滾動體，不會使允許負荷容量降低，可達到長壽命。
另外，沿著陽螺紋槽或陰螺紋槽的至少一種螺紋槽的軸線的斷面曲率半徑，為上述球直徑的52.5～55％，所以，可以抑制由于滾動疲勞引起的異常組織生成，可以防止伴隨著該異常組織所產(chǎn)生的剝離。
本發(fā)明的第3方面的球螺紋，是上述球螺紋，所述陽螺紋槽及陰螺紋槽的上述斷面也可以形成哥德式尖拱形。
按照上述結構的球螺紋，由于螺紋槽的斷面形狀是哥德式尖拱形，所以，接觸橢圓面積減小，在該接觸點的滑移減少，螺紋槽曲率半徑比通常的大，可以防止螺紋槽邊緣和球的間隙過大，可把螺紋軸和螺母的位置確定精度保持在良好的狀態(tài)。
本發(fā)明人對內(nèi)部起點型剝離悉心研究的結果發(fā)現(xiàn)，起因于該內(nèi)部起點型剝離的異常組織，是金屬組織中滲碳體中所含的碳原子擴散而形成的，一般在金屬間的接觸區(qū)域因靜電作用而產(chǎn)生，它與稱為“白色組織”同類。這里，在所封入的潤滑脂組合物中混入導電性物質(zhì)，所以，所產(chǎn)生的靜電可經(jīng)常有效地去除，而完成本發(fā)明。
即，為了達到上述目的，本發(fā)明第4方面提供的一種球螺紋，其特征是具有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸、在內(nèi)周面上形成與陽螺紋槽相對的螺旋狀陰螺紋槽的螺母、插在上述陽螺紋槽和陰螺紋槽之間滾動自如的多個球、與相鄰球之間配置的與球連接的具有1對凹面的保持件，并封入了含有0.1～10質(zhì)量％比例導電性物質(zhì)的潤滑脂組合物。
球螺紋，在回路機理作用下，由于球從負荷狀態(tài)向無負荷狀態(tài)的變化而使球動作變得復雜。另外，螺母或螺紋的溜放面成哥德式尖拱形，球、螺紋軸和螺母，其接點因負荷狀態(tài)而變化，以2點、3點或4點接觸，另外，溜放面也以連續(xù)成螺旋狀相互作用，不是理想的滾動狀態(tài)，對球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)滑動。另外，球和螺紋軸或球和螺母的接觸點，通過潤滑脂或潤滑油的油膜，形成稱為“接觸橢圓”的狹小的橢圓狀，通常也產(chǎn)生非常高的面壓。因此，安裝在電動注射成型機或壓力機等中的高荷重負荷的球螺紋，在該接觸橢圓中的差動滑動非常大。
由于這種旋轉(zhuǎn)滑動及差動滑動大，在球和螺紋軸、球和螺母之間產(chǎn)生強烈摩擦，在其接觸區(qū)域易產(chǎn)生靜電，結果是在靜電作用下易于產(chǎn)生白色組織(異常組織)。在本發(fā)明中，把導電性物質(zhì)混入所封入的潤滑脂組合物中，借此，可經(jīng)常除去靜電，抑制異常組織的發(fā)生，防止內(nèi)部起點型剝離。
本發(fā)明人對內(nèi)部起點型剝離悉心研究的結果發(fā)現(xiàn)，起因于該內(nèi)部起點型剝離的異常組織，是金屬組織的滲炭體中所含的碳原子擴散所形成的，一般在金屬間的接觸區(qū)域因靜電的作用而產(chǎn)生，它與稱為“白色組織”的同類。這里，封入不含磺酸鹽的潤滑脂組合物可有效地將其去除，完成本發(fā)明。
即，為了達到上述目的，本發(fā)明第5方面提供的一種球螺紋，其特征是具有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸、配合在所述螺紋軸上，在內(nèi)周面上形成與陽螺紋槽相對的螺旋狀陰螺紋槽的螺母、插在上述陽螺紋槽和陰螺紋槽之間滾動自如的多個球和在相鄰球之間配置的具有1對與球面相對的凹面的保持件，并封入了不含磺酸鹽的潤滑脂組合物。
特別是上述潤滑脂組合物，以脲化合物作增稠劑，以0.1～10質(zhì)量％的比例選自環(huán)烷酸鹽及琥珀酸衍生物中的至少1種作為防銹劑，或者，以脲化合物作增稠劑，以0.1～10質(zhì)量％的比例含有機金屬鹽是更優(yōu)選的，由此可得到壽命更長的球螺紋。
球螺紋，在回路機理作用下，由于球從負荷狀態(tài)向無負荷狀態(tài)的變化而使球動作變得復雜。另外，螺母或螺紋的溜放面成哥德式尖拱形，球、螺紋軸和螺母，其接點因負荷狀態(tài)而變化，以2點、3點或4點接觸，另外，溜放面以連續(xù)成螺旋狀形互作用，不是理想的滾動狀態(tài)，球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)滑動。另外，球和螺紋軸或球和螺母的接觸點，通過潤滑脂或潤滑油的油膜，形成稱為“接觸橢圓”的狹小的橢圓狀，通常也產(chǎn)生非常高的面壓。因此，安裝在電動注射成型機或壓力機等中的高荷重負荷的球螺紋，在該接觸橢圓中差動滑動非常大。
這種旋轉(zhuǎn)滑動及差動滑動的加大，借此，在所有由金屬構成的球和螺紋軸、球和螺母之間易發(fā)生機械化學反應，結果易于發(fā)生白色組織(異常組織)的狀況。
另外，在電動注射成型機及壓力機等中使用的球螺紋，多數(shù)封入含有防銹添加劑的潤滑脂組合物。本發(fā)明人研究了防銹添加劑的種類和產(chǎn)生白色組織的相關性的結果發(fā)現(xiàn)，防銹性能優(yōu)良而廣泛采用的磺酸金屬鹽，比其他防銹添加劑更易于產(chǎn)生機械化學反應。認為，這是因為磺酸鹽易于附著在金屬表面所致。另外，通過采用脲化合物作為增稠劑，可以形成牢固的油膜，金屬接觸難以發(fā)生。本發(fā)明是基于這種發(fā)現(xiàn)而完成的。
根據(jù)本發(fā)明，提供了如下的技術方案1.一種直進裝置，其特征是包括軸；配合在軸內(nèi)，引導該軸在軸線方向可作直線移動的直進體；在該直進體的內(nèi)周面上形成的滾動體槽和上述軸之間設置的滾動自如的多個滾動體；在該直進體中形成的使上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路；在該直進裝置中，在相鄰的上述滾動體間分別設置分別面對所述滾動體的具有2個凹面的保持件，同時，在所述滾動體的表面層設置殘留的奧氏體達到15～40體積％的氰化層。
2.按照實施方案1的直進裝置，其特征是，其中所含的每個滾動體含有軸承鋼，所述軸承鋼含有0.35％或以下的硅含量，以及Cr+2.5Mo的總含量為2.0或以下。
3.一種直進裝置，其特征是包括
軸；配合在軸內(nèi)，引導該軸在軸線方向可作直線移動的直進體；在該直進體的內(nèi)周面形成的滾動體槽和上述軸之間設置的滾動自如的多個滾動體；在該直進體內(nèi)形成的使上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路；在該直進裝置中，在相鄰的上述滾動體之間分別設置面對所述滾動體的具有2個凹面的保持件，同時，所述軸、所述直進體及所述滾動體的至少一種是由含有下列的鋼制造的碳(C)0.4～0.9重量％鉻(Cr)2.5～8.5重量％硅(Si)0.1～2.0重量％錳(Mn)0.1～2.0重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)；并且滿足下列關系C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％。
4.按照實施方案3中記載的直進裝置，其特征是，所述軸、上述直進體及上述滾動體的至少一種含有至少一種選自下列的成分鉬(Mo)0.1～1.5重量％；釩(V)0.1～1.5重量％。
5.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成的具有螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸；在內(nèi)周面上形成的對著陽螺紋槽的螺旋狀陰螺紋槽的螺母；在所述陽螺紋槽和所述陰螺紋槽之間設置的自由滾動的多個球；在相鄰的球之間設置的與球連接的具有一對凹面的保持件，其中封入含有0.1～10質(zhì)量％比例的導電性物質(zhì)的潤滑脂組合物。
6.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸；配合在上述螺紋軸上并在內(nèi)周面上形成與上述陽螺紋槽相對的螺旋狀陰螺紋槽的螺母；插在上述陽螺紋槽及上述陰螺紋槽之間的滾動自如的多個球；配置在相鄰球之間并具有與球面對的1對凹面的保持件，
并且，封入不含有磺酸鹽的潤滑脂組合物。
7.按照實施方案6中記載的球螺紋，其特征是，所述潤滑脂組合物中含有脲化合物作為增稠劑，0.1～10質(zhì)量％比例的至少一種選自環(huán)烷酸鹽及琥珀酸衍生物中的防銹添加劑。
8.按照實施方案6中記載的球螺紋，其特征是，所述潤滑脂組合物含有脲化合物作為增稠劑，0.1～10質(zhì)量％比例的有機金屬鹽。
9.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸、在內(nèi)周面上形成螺旋狀陰螺紋槽的螺母、包含由上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽形成的在滾動路線中設置的滾動自如的多個球，在該球中，在相鄰的上述球之間分別設置分別面對所述球的具有2個凹面的保持件，同時，上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽的至少一個沿螺紋槽的軸線的斷面曲率半徑為所述球直徑的52.5～55％。
10.按照實施方案5中記載的球螺紋，其特征是，上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽的上述斷面形成哥德式尖拱形。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明直進裝置的一實施方案的球螺紋平面圖。
圖2是圖1中A-A線的縱剖面圖。
圖3是沿圖2螺紋槽的縱剖面圖。
圖4是圖3中保持件的放大剖面圖。
圖5是有無保持件、殘留奧氏體量和球螺紋壽命關系的試驗結果圖。
圖6是本發(fā)明使用的直線導軌側視圖。
圖7是本發(fā)明采用的直線球軸承側視圖。
圖8是第2實施方案的球螺紋鋼材中所含的Cr成分和壽命關系的試驗結果圖。
圖9是第3實施方案的沿球螺紋軸向的剖面放大圖。
圖10是第3實施方案的螺紋軸陽螺紋槽曲率半徑/球直徑和壽命比關系的相關圖。
圖11是第4實施例中表示耐久壽命試驗結果圖。
圖12是第5實施例中得到的環(huán)烷酸鹽或琥珀酸衍生物的配合量和剝離壽命的關系圖。
圖13是第5實施例中得到的有機金屬鹽配合量和剝離壽命的關系圖。
本發(fā)明的實施方案下面按照圖1～圖7說明本發(fā)明的直進裝置的一實施方案。圖1是本發(fā)明直進裝置一實施方案的球螺紋平面圖，圖2是圖1中A-A向視的縱剖面圖，圖3是沿圖2螺紋槽的縱剖面圖，圖4是圖3中保持件的放大剖面圖，圖5是有無保持件及殘留奧氏體量和壽命關系圖，圖6是適于本發(fā)明直進裝置的直線導軌側視圖，圖7是適于本發(fā)明直進裝置的直線球軸承側視圖。
如圖1～圖4所示，本實施方案直進裝置之一例的球螺紋1，其結構是在陽螺紋槽3a外周部形成的螺紋軸3、在陰螺紋槽5內(nèi)周面部位形成的直進體圓筒狀螺母7和插在陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5之間的多個球9。
螺紋軸3是用于沿該螺紋軸3的軸線方向引導螺母7的，例如，使AISI5140等進行高頻淬火，或使SCM 420等滲炭鋼通過滲炭或氰化使其表面硬度調(diào)整至HRC56～63左右而制成的。
另外，在外周面的全長范圍內(nèi)，具有和球9的半徑r近似相同曲率半徑的斷面半圓形，或具有比球9半徑r稍大的曲率半徑的圓孤彼此在中間部位交叉，形成所謂哥德式尖拱形陽螺紋槽3a。
陽螺紋槽3a的螺距，是附合設置球螺紋1的裝置(圖中未示出)的形態(tài)的任意螺距。
螺母7沿著螺紋軸3的軸線方向作直線移動，為圓柱形，其一端是用于固定裝置的工作臺(圖中未示出)等而形成凸緣11，外周面的一部分制成切口，形成平面部13。
螺母7，例如，把SCM 420等滲炭鋼加以滲炭淬火，或把SUJ2或SUJ3等高碳鉻軸承鋼加以淬火、回火，借此，把表面硬度調(diào)整至HRC56～63左右而制造的。
另外，為了得到耐腐蝕性時，也可以使用馬氏體系的不銹鋼。
在螺母7的內(nèi)周面形成與陽螺紋槽3a形狀相同、螺距相同的陰螺紋槽5，該陰螺紋槽5的一端與另一端連通，作為循環(huán)回路的鋼管15，通過鋼管壓板17固定在平面部13。
而且，從通過鋼管15內(nèi)移送球9，從陰螺紋槽5的一端向另一端循環(huán)球9。
另外，在螺母7的兩端設置塑料制成的防塵罩19，以防止雜質(zhì)從外部侵入螺母7內(nèi)。
球9，由于滾動而無摩擦損失，所以，螺母7平滑地作直線移動，在陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5構成的滾動路線中滾動自如地設置幾個。
本實施方案的球螺紋1使用的球9材料，使用的是其中Si含量在0.35％以下，Cr+2.5Mo的總量在2.0％以下，優(yōu)選在1.8以下的例如SUJ2等高碳鉻軸承鋼，表面經(jīng)過氰化處理后，進行轉(zhuǎn)筒加工或噴丸加工，使表面層殘留的奧氏體量達到15～40體積％，并且，表面硬度調(diào)整至HRC62～67(Hv746～900)后而制造的。
如圖3及圖4所示，保持件21由于可防止球9彼此直接接觸，所以，在各個球9之間插入多個。保持件21，例如由本身具有潤滑作用的聚酰胺或氟樹脂，或浸漬潤滑油的聚苯乙烯等構成，兩端具有曲率半徑R比球9半徑r大的凹球面23形成的圓盤狀。
因此，對全長L來說，中央部的厚度t小，可設置多個球9，同時，該球9和保持件21的接觸面積變小，可使滑動阻抗達到最小。
另外，凹球面23的形狀不限于球面形，也可2個圓孤在中間部位交叉、形成哥德式尖拱形凹面，而圓錐形凹面也可。
另外，在凹面上設置貫通孔，使該貫通孔內(nèi)保持潤滑劑，以降低與球9的接觸阻抗。
保持件21的外徑尺寸(ds)，設定比球9的直徑D及在該球9上作用最大負荷所發(fā)生彈性變形時的球9直徑小，保持件21，在陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5構成的滾動路線及循環(huán)路線管道15內(nèi)通過時，不干涉該滾動路線、管道15及連接部位，以能夠平滑循環(huán)。
具體的說，外徑尺寸為球9的直徑尺寸的0.5～0.9倍(ds＝0.5D～0.9D)是優(yōu)選的。
另外，設在滾動路線內(nèi)的球9和保持件21的間隙，當該間隙過大時，保持件21歪斜，不能發(fā)揮功能，而當過小時，保持件21和球9的摩擦力加大，造成動作不良，所以，要設定適當?shù)拈g隙。
具體的說，設置在滾動路線內(nèi)的全部球9及保持件21假定集聚在一方時，位于開頭的球9和位于最后端的保持件21之間存在的間隙作為總間隙S1，當假定總間隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1個保持件21時，使開頭的球9和最后端的球9的間隙(S2)比保持件21的直徑(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)而設定球9及保持件21的個數(shù)。
因此，保持件21在滾動路線內(nèi)的歪鈄小于約60°以上，可以充分發(fā)揮良好的機能。
下面說明本實施方案直進裝置的作用。
如圖1～圖3所示，本實施方案的球螺紋1當用馬達(圖中未示出)使螺紋軸3旋轉(zhuǎn)時，通過多個球9螺合的螺母7，在該螺紋軸3的軸線方向螺旋前進。此時，陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5，由于在反向相對旋轉(zhuǎn)，所以，球9對著陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5滾動。
球螺紋1，除了在由陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5構成的滾動路線以螺旋狀連續(xù)以外，在該滾動路線和循環(huán)回路管道15的連接部位運動方向變化，另外，在該連接部位作用于球9的負荷，從負荷狀態(tài)向無負荷狀態(tài)，或反之，從無負荷狀態(tài)向負荷狀態(tài)急劇變化，球9的動作變得復雜。
陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5形成哥德式尖拱形時，(參照附圖9)，該陽螺紋槽3a及陰螺紋槽5和球9的接觸狀態(tài)，因負荷而變化，以2點接觸、3點接觸或4點接觸變化的同時進行滾動。
另外，由于滾動路線是連續(xù)螺旋狀，不能以理想的滾動狀態(tài)進行滾動，在陽螺紋槽3a及陰螺紋槽5和球9之間，由于旋轉(zhuǎn)運動而發(fā)生滑移。
陽螺紋槽3a及陰螺紋槽5和球9的接觸點，通過潤滑脂或潤滑油產(chǎn)生稱為接觸橢圓的細小面積橢圓狀，在該接觸橢圓部位產(chǎn)生非常高的面壓。另外，高荷重作用的球螺紋1，由于接觸橢圓加大，所以，接觸橢圓內(nèi)的差動滑移加大。
特別是，在注射成型機和壓力機等高負荷斷續(xù)作用條件下使用的球螺紋1，發(fā)生球螺紋特有的球摩擦，有促進球9磨耗的傾向。
然而，由于在各球9之間插入了保持件21，所以，可以防止球9彼此的直接接觸。另外，保持件21和球9的相對滑動速度達到球9彼此直接接觸時的1/2速度。
因此，保持件21和球9的摩擦減少，而且，由于保持件21的原材料本身具有的潤滑性及在保持件21和球9間的間隙內(nèi)保持的潤滑脂的潤滑性，可以防止保持件21和球9的磨耗，也不會發(fā)生由于球9彼此的摩擦所造成的動作不良、噪音的發(fā)生、音質(zhì)的惡化等，在滾動路線內(nèi)可以順利的進行循環(huán)，可以長時間的平滑、安靜的進行運行。
另外，如圖4所示，由于在保持件21的中央部位形成的凹球面23的厚度t小，與采用作隔離球的球螺紋比較，可以設置更多個球9。借此，可以制造耐大負荷容量、具有更大剛性的球螺紋1。
另外，凹球面23的曲率半徑R，由于可以設定比球9半徑r小，所以，球9和保持件21的接觸面積變小，滑動阻力就較小，同時，在球9和凹球面23的間隙可容易地滲入潤滑脂，使驅(qū)動阻力變小。
另外，保持件21的外徑尺寸ds，由于為球9直徑尺寸r的0.5～0.9倍的外徑尺寸，所以，保持件21和球9一起，在通過滾動路線及管道15時，在該滾動路線、管道15及它們的連接部位不發(fā)生干涉，平滑地循環(huán)，可抑制轉(zhuǎn)矩的變動及保持件21的磨耗。
另外，在滾動路線、管道15內(nèi)的球9及保持件21的間隙，在假定總間隙S1＞0、并且除去處于最后端的1個保持件21時，由于設定使開頭的球9和最后端的球9的間隙達到S2＜0.8×ds，所以，滾動路線內(nèi)的保持件21不發(fā)生歪鈄，可以保持良好的運動。
本發(fā)明人確認，在球9之間插入保持件21，球9彼此的摩擦不會發(fā)生，球9表面的損傷顯著減少，球螺紋的壽命可大幅度延長。然而，即使插入保持件21的球螺紋，在高負荷條件下使用也會受到損傷。然而，詳細研究該損傷的結果發(fā)現(xiàn)，在損傷模型內(nèi)，除了原來考慮的由于潤滑不良的表面起點型剝離以外，還有內(nèi)部起點型剝離。
內(nèi)部起點型剝離，是在球螺紋1高負荷作用的材料內(nèi)部有大剪切力作用，材料內(nèi)部疲勞，就會產(chǎn)生剝離。這表示，在球9之間插入保持件，借此，因上述球的摩擦而產(chǎn)生的表面起點型剝離可完全不用采取對策，暗示存在改善的余地。
在球螺紋1的滾動路線及循環(huán)回路15中，必須避免使球9循環(huán)的急劇的方向改變的部分。即，在連接滾動路線和循環(huán)回路的管道15的連接部位，用于從滾動路線撈起球9而發(fā)生急劇的方向變化。
另外，在該連接部位，急劇除去了作用于球9的負荷(從滾動路線向循環(huán)回路滾動時)，反之，從無負荷狀態(tài)急劇地進入高負荷狀態(tài)(從循環(huán)回路向滾動路線滾動時)。
這時，球9碰撞連接部位的角隅，妨礙球9的平滑循環(huán)，同時，斷續(xù)的高負荷作用于該角隅，在反復剝離和脫落的同時慢慢地適應。
當發(fā)生上述剝離及脫落時，剝離片咬入高負荷的滾動路線內(nèi)，再次使?jié)櫥瑮l件惡化。對連接部位的角隅施以大的R加工，可使負荷的大小降低，這也是有效的對策，然而，加工成本上升，管理有問題，所以，徹底的對策還存在問題。
球9的表面進行氰化處理，使表面層殘留的奧氏體量達到15～40體積％，再對表面施以滾筒加工或噴丸加工，使表面硬度調(diào)整到HRC 62～67(Hv746～900)的球9安裝到球螺紋1中，可以大幅降低損傷。
即，通過使殘留的奧氏體量達到15～40體積％，與原有的馬氏體組織的球9比較，殘留柔軟的組織，由于在球9碰撞連接部的角隅時，緩和碰撞，所以，可以防止由于咬合大的剝離片而使壽命降低。
另外，因同樣的理由，球9承受最大負荷后，可以緩和停止反轉(zhuǎn)時的沖擊荷重，螺紋軸3及螺母7的內(nèi)部疲勞可以減輕。
要求殘留奧氏體量達到15～40體積％的原因是，當殘留奧氏體量在15體積％以下時，得不到充分的緩沖效果，而在40體積％以上時，得不到必要的表面硬度。
要求表面硬度達到62～67的原因是，當表面硬度低于HRC62時，因球9的磨耗而使壽命縮短，而在HRC67以上時，殘留的奧氏體量必然少，緩沖效果少。為了得到優(yōu)選的結果，表面碳濃度應達1.2～1.6重量％，表面氮濃度應達0.1～0.6重量％左右。
另外，球9的原材料，使用的是其中Si含量在0.35％以下，Cr+2.5Mo的總量在2.0％以下、優(yōu)選在1.8以下的例如SUJ2等高碳鉻軸承鋼，然而，當Si含量增多時，氰化受阻，無法得到碳及氮的浸漬深度，熱處理時間加長，無法得到熱處理后研磨加工必要的處理層厚度。
另外，當Si含量多時，生成明顯的晶粒邊界氧化層，必須進行過量的研磨加工，因此，擔心產(chǎn)生加工殘留。
Cr+2.5Mo的總量要求在2.0％以下的原因是，當Cr+2.5Mo的總量多時，氰化處理時會生成粗大的碳化物，球9的壽命顯著降低，所以，優(yōu)選在1.8或以下。
還有，本發(fā)明的直進裝置，在上述實施方案中以球螺紋之一例進行說明，但又不限于球螺紋，如圖6所示，在導軌31的兩側面形成的滾動槽32、設在滑塊35內(nèi)部的滾動槽及球循環(huán)回路間的多個球(圖中未示出)也可設置在滾動自如的線性導軌30上。
另外，如圖7所示，由外筒41、設在該外筒41內(nèi)的沿軸線方向延伸的近似履帶狀的導槽所形成的保持器42、在該導槽和線性旋轉(zhuǎn)軸45之間設置的滾動自如的、通過循環(huán)回路進行循環(huán)的多個球43。所構成的線性球軸承40等那樣的球體適用于轉(zhuǎn)動的直進體的直線移動裝置。
實施例對涉及本發(fā)明直進裝置的實施例和與該實施例進行比較的比較例加以說明。即，對用于確認本發(fā)明直進裝置效果的實施例1～7及用于與該實施例進行比較的比較例1～11的試驗進行說明。
在試驗中采用JIS1192的公稱號數(shù)25×10×500-C5的球螺紋，在下列試驗條件下采用NSK制造的球螺紋耐久壽命試驗機，記錄磨耗或剝離等損傷發(fā)生時的時間。
采用威伯爾函數(shù)分布，在10個試樣內(nèi)，求出從壽命短的一側開始達到10％球螺紋壽命的時間，以此作為試驗壽命。
算出各試驗條件下的理論壽命時間，用試驗時間對該理論壽命時間之比表示試驗結果。但是，在試驗時間達到理論壽命時間的3倍時，作為充分的耐久壽命而停止試驗。
螺紋軸，使用經(jīng)高頻淬火的SAE5140、螺母采用經(jīng)過滲炭處理的SCM420滲炭軸承鋼。
另外，球，是把表1中所記載的鋼材通過鐓鍛機加工及粗加工制造的，在820～840℃、1～3小時、RX氣+濃縮氣+氨氣(1.5～5％)的條件下，進行氰化處理后，進行油冷的淬火處理，于160～180℃進行1.5～2小時回火，施以粗加工后，進行滾筒加工，精加工至相當于G20。
表1

保持件用合成樹脂制造，與球面對的凹面呈圓錐狀，外徑尺寸為球直徑的0.8倍。另外，假定總間隙S1大于0(S1＞0)，并且，除去處于最后端的1個保持件時，設定使開頭的球和最后端的球的間隙S2，比保持件的外徑ds的0.8倍小(S2＜0.8xds)。
試驗條件公稱號數(shù)NSK球螺紋25×10×500-C5(球徑3/16英寸)試驗機NSK制造，球螺紋耐久壽命試驗機試驗負荷軸向負荷 5800N(P/C＝0.5)力矩負荷 15N·m轉(zhuǎn)數(shù)100～200rpm沖程60mm潤滑劑アルバニアNo.2(昭和シエル石油)試驗結果示于表2。
表2

實施例1～7，任何一種都有保持件插入球間，并且，設置表面層殘留的奧氏體達到15～40體積％的氰化層，因此，不會因球的摩擦而造成損傷，并且可以緩和滾動路線和對連接部的角隅沖擊，同時，也可以緩和球反轉(zhuǎn)時的沖擊，除實施例3的壽命比為2.8以外，其余任何一種的壽命比均可以達到3.0的長壽命，實際證明本發(fā)明的有效性。
還有，在實施例3以外的所有實施例中，壽命比達3.0的試驗在此時停止，試驗后分解內(nèi)部損傷程度，確認損傷程度低，仍處于可以使用的狀態(tài)。
與其相反，比較例1及比較例2采用的是使SUJ2的軸承鋼進行淬火、回火，使表面硬度調(diào)整至約HRC62～63左右而制造的球，插入了保持件，但與本發(fā)明的任何實施例相比，軸、螺母、球的任何一種損傷明顯、壽命短。
比較例3，采用的是SUJ2軸承鋼經(jīng)氰化處理的球，插入了保持件，但球表面殘留的奧氏體量多達46體積％，因此，表面硬度低至約HRC59，由此使球壽命縮短。
比較例4及比較例5，是采用SUJ2軸承鋼經(jīng)氰化處理的球，并插入有保持件的實例，表面硬度較高，球表面殘留的奧氏體少到約12體積％，殘留的奧氏體量不能充分確保，因此，比本發(fā)明的實施例表面損傷激烈，壽命縮短。
比較例6，氰化層的厚度不充分，不能確保取代，由于晶粒邊界氧化層的加工發(fā)生殘留，以后中止評價。
比較例7，材料成分中的Cr、Mo量多，Cr+2.5Mo達到2.04(參照表1)，因此，在氰化處理時，生成稍大的碳化物，球壽命降低。
比較例8～11，是采用表2所示各種條件的球，并無保持件的原有球螺紋，由于無保持件防止球彼此摩擦的功能，球表面損傷顯著，潤滑不良的螺紋軸、螺母及球的所有部位己確證發(fā)生剝離，壽命變得極短。
上述實施例及比較例的各種試驗結果，與殘留奧氏體量和壽命比的關系示于圖5，但是，保持件及通過氰化處理的殘留奧氏體量對壽命影響大，使用殘留奧氏體量達到15～40體積％、且使用保持件的球螺紋的壽命非常長，證明本發(fā)明的有效性。
發(fā)明的效果按照上述本發(fā)明的第1實施方案的直進裝置，由于在相鄰的滾動體之間分別設置了具有分別面對滾動體的2個凹面的保持件，所以，滾動體例如在以極低的摩擦接觸保持件的哥德式尖拱形凹面的同時在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可防止?jié)L動體彼此摩擦，從而可防止因摩擦的動作不良、噪音及異常聲音的產(chǎn)生，以及由于滾動體的摩擦造成的損傷。
另外，與采用隔離球的直進裝置相比，可以配置更多個負荷滾動體，可以使負荷容量不降低，可達到長壽命。
另外，在滾動體表面層設置殘留的奧氏體達15～40體積％的氰化層，使該滾動體具有高表面硬度和適度的柔軟性，滾動體在滾動體槽及循環(huán)回路內(nèi)滾動時緩和該滾動體槽及循環(huán)回路相接觸時的沖擊滾動體及循環(huán)回路，特別是從滾動體槽至循環(huán)回路的連接部，或從循環(huán)回路至滾動體槽的連接部形成的角隅，可以防止大型剝離片的脫落，并長期保持良好的潤滑條件。
另外，直進裝置停止承受最大負荷后，在反轉(zhuǎn)時可以緩和作用于滾動體的沖擊負荷，減輕軸及直進體的內(nèi)部疲勞，壽命延長。
下面對本發(fā)明直進裝置的第2實施方案加以說明。
在第2實施方案中，在構成球螺紋1的螺紋軸3、螺母7及球9內(nèi)，至少1種是由具有下列成分的鋼制造。即C0.4～0.9重量％Cr2.5～8.5重量％Si0.1～2.0重量％Mn0.1～2.0重量％，并且，C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)，進行熱處理，把表面硬度調(diào)整至最合適的硬度，例如HRC56～63左右。
或者，采用在上述成分中添加至少下列1種成分的鋼來制造Mo0.1～1.5重量％V0.1～1.5重量％第2實施方案的直進裝置的其他結構及作用與第1實施方案相同。
在第2實施方案中，保持件21插在滾動的球9之間，不僅可以消除球9彼此的摩擦，而且，有關高速、高負荷使用條件下發(fā)生的疲勞損傷，長年的研究結果發(fā)現(xiàn)，對馬達的損傷，除原來考慮的起因于潤滑不良的表面起點型剝離以外，還有內(nèi)部起點型剝離。
即，在接觸橢圓正下面的材料內(nèi)部有大的剪切力作用，伴隨著材料內(nèi)部的滾動疲勞，生成異常組織，檢測得知這是剝離的一個原因。這表明僅通過在球9之間插入保持件21仍存在未解決的問題。
所謂異常組織，意指由于滾動疲勞含在金屬組織的滲炭體中伴隨著碳擴散的組織，稱為白色組織。異常組織的發(fā)生機理，現(xiàn)在還不清楚，但是，在滑移大，高負荷條件下易于發(fā)生，其原因認為是機械化學反應或滲入鋼中的氫所致。
對異常組織更詳細的研究結果得到的結論是，金屬中的成分，特別是Cr成分含量的最佳化，借此，可以抑制該異常組織的生成，并使球螺紋壽命加長。
下面對本發(fā)明所用合金成分的作用及成分范圍的限定理由進行說明。
碳(C)0.4～0.9重量％碳在基體中固溶，淬火、回火后提高硬度，增加強度，同時，與Cr等碳化物形成元素結合，生成碳化物，具有提高耐磨耗性的作用。
當C含量低于0.4重量％時，固溶在基體中的碳量不足，淬火、回火后不能確保充分的硬度。
當C含量高于0.9重量％時，在煉鋼時易生成粗大的共晶碳化物，使疲勞壽命及強度有時明顯受損。
另外，冷加工性及切削性下降，成本上升。優(yōu)選的是0.5～0.8重量％。
鉻(Cr)2.5～8.5重量％鉻是起最重要作用的元素，使金屬組織穩(wěn)定化，借此，可以大幅度抑制從馬氏體及滲炭體生成異常組織。另外，通過穩(wěn)定化鋼表面生成的氧化膜，可以抑制機械化學反應及氫的滲入。
Cr固溶在基體中，進行淬火、回火，提高耐軟化性、耐腐蝕性等，形成更精細的碳化物，防止熱處理時結晶粒子的粗大化，具有提高疲勞壽命特性及耐磨耗性的作用。
當Cr的含量低于2.5重量％時，抑制異常組織的生成效果小。另外，當Cr的含量高于8.5重量％時，冷加工性及切削性下降，有時成本上升。另外，生成粗大的共晶碳化物，疲勞壽命及強度明顯受損。
當考慮異常組織抑制效果和疲勞壽命時，3.0～7.5重量％是優(yōu)選的。
錳(Mn)0.1～2.0重量％錳在煉鋼時是作為脫氧劑的必要元素，添加量在0.1重量％以上，固溶在基體中，具有提高淬火性的作用。
當添加量在2.0重量％以上時，不僅冷加工性及切削性下降，而且，使馬氏體開始變態(tài)的溫度降低，有時得不到充分的硬度。優(yōu)選的是0.2～1.5重量％。
硅(Si)0.1～2.0重量％硅和Mn同樣，在煉鋼時作為脫氧劑，其添加量在0.1重量％以上，Cr和Mn同樣，可以提高淬火性，同時，提高回火的耐軟化性，強化基體馬氏體，有效延長軸承壽命。
當添加量在2.0重量％以上時，切削性和鍛造性、冷加工性下降。優(yōu)選的是0.5～～1.5重量％。
各成分的含量應為C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％時，即使在上述范圍內(nèi)，當C及Cr含量不滿足上述關系式時，在煉鋼時生成粗大的共晶碳化物，由于應力集中在該共晶碳化物上，疲勞壽命及強度有時明顯受損。
共晶碳化物的大小優(yōu)選為20μm。
鉬(Mo)0.1～1.5重量％鉬和Cr同樣，固溶在基體中，提高淬火性、回火的耐軟化性、耐腐蝕性，另外，形成精細的碳化物，防止熱處理時的晶粒變粗，具有提高疲勞壽命特性及耐磨耗性的作用。另外，使組織穩(wěn)定，可以大幅度抑制向異常組織的變化。
由于上述理由，可在成本允許范圍內(nèi)選擇添加，但是，當過量添加時，冷加工性及切削性降低，引起成本的顯著上升，生成粗大的共晶碳化物，疲勞壽命及強度有時明顯受損。
當考慮到耐磨耗性及成本時，優(yōu)選0.3～1.0重量％。
釩(V)0.1～1.5重量％釩是生成牢固的碳化物、氮化物的元素，具有顯著提高強度、耐磨耗性的作用。另外，使組織穩(wěn)定，大幅度抑制向異常組織的變化。
由于上述理由，可在成本允許范圍內(nèi)選擇添加，但是，當過量添加時，冷加工性及切削性降低，引起成本顯著上升，生成粗大的共晶碳化物，疲勞壽命及強度有時顯著受損。
當考慮到耐磨耗性及成本時，優(yōu)選0.3-1.0重量％。
還有，第2實施方案的直進裝置也不限定于球螺紋，圖6的線性導軌30及圖7的線性球軸承40也適用。
另外，作為球9的原材料，除了采用本發(fā)明規(guī)定的合金鋼以外，也可采用SUJ2等高碳鉻軸承鋼或經(jīng)過氰化硬化處理的高碳鉻軸承鋼。
實施例對涉及本發(fā)明直進裝置的實施例和與該實施例進行比較的比較例加以說明。即，對用于確認本發(fā)明直進裝置效果的實施例8-16及用于與該實施例進行比較的比較例12-17的試驗進行說明。
在試驗中采用JIS1192的公稱號數(shù)25×10×500-C5的球螺紋，在下列試驗條件下采用NSK制造的球螺紋耐久壽命試驗機，每隔一定時間中斷試驗，確認螺紋軸有無剝離，把發(fā)生剝離前的試驗時間作為壽命時間。
螺紋軸及螺母，采用表3所示合金成分構成的鋼材，該鋼材退火后采用車削加工進行粗加工，淬火、回火后進行磨削加工的精加工。
螺紋軸的淬火，采用高頻淬火。螺母的淬火采用真空爐，在840～1060℃的溫度進行完全淬火。另外，用于比較的SCM420進行滲炭、淬火，SAE4150采用高頻淬火進行處理。球采用SUJ2高碳鉻軸承鋼制造。
還有，材料A～材料G是含有本發(fā)明規(guī)定的合金成分的鋼材。
表3

保持件用尼龍制造，面對球的凹面為圓錐狀，外徑尺寸為球直徑的0.8倍。另外，當假定總間隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1個保持件時，設定開頭的球和最后端的球的間隙(S2)比保持件的外徑(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)。
供作試驗的球螺紋，是以按上述順序制造的螺紋軸、螺母、球及保持件作為試樣，分別具有按表2所示組合物的組成制造的。
試驗條件公稱號數(shù)NSK球螺紋25×10×500-C5(球徑3/16英寸)試驗機NSK制造，球螺紋耐久壽命試驗機試驗負荷軸向負荷5800N(P/C＝0.5)轉(zhuǎn)數(shù)200rpm沖程60mm潤滑劑礦物油潤滑脂試驗結果示于表4。
表4所示的壽命比，以比較例12的壽命時間為基準(1.0)，與它進行對比而表示。還有，作為比較例12的基準是組合螺紋軸及螺母，并采用原來一般采用的鋼材SCM420。
表4

任何的螺紋軸或螺母，采用含有本發(fā)明規(guī)定合金成分的鋼材的實施例8～實施例16的球螺紋，任何一種的壽命均大幅度提高。
特別是，實施例13及實施例14，由于成分中含有Mo或V，所以，效果顯著。
實施例15及實施例16，只有螺紋軸，采用含有本發(fā)明規(guī)定的合金成分鋼材的球螺紋，在該壽命試驗中，特別是在螺紋軸易發(fā)生滾動疲勞的試驗條件下，可以得到壽命提高的效果。
該結果表示，根據(jù)螺紋軸的使用條件，螺紋軸、螺母及球，至少在最容易產(chǎn)生滾動疲勞的部件，通過采用含有本發(fā)明規(guī)定的合金成分的鋼材，可以得到壽命提高的效果。
另一方面，采用原來一般使用的鋼的比較例12、比較例13及比較例14，由于Cr含量少，抑制異常組織的效果小，結果是壽命縮短。
比較例15及比較例16，Cr含量在本發(fā)明的規(guī)定范圍內(nèi)，但Cr含量和C含量的關系不滿足C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％的關系式，所以，在鋼中生成巨大的共晶碳化物，產(chǎn)生局部的應力集中，促進滾動疲勞，壽命縮短。
比較例17，是采用含有本發(fā)明規(guī)定的合金成分鋼材的螺紋軸及螺母的組合，但是，由于不使用保持件，相鄰的球彼此發(fā)生摩擦，由于球表面的磨耗而損傷激烈。由于球表面粗糙度降低及潤滑脂進入磨耗粉，潤滑狀態(tài)顯著惡化，產(chǎn)生早期表面疲勞，壽命最短。
如圖8所示，上述試驗結果給出Cr含量和壽命時間的關系。采用Cr含量2.5～8.5重量％的鋼材的球螺紋壽命顯著提高。特別是采用成分中含Mo或V的鋼材的球螺紋壽命，可以顯著提高。由此證明本發(fā)明的有效性。
發(fā)明的效果按照上述本發(fā)明的第2實施方案的直進裝置，由于在相鄰的滾動體之間分別設置了保持件，而該保持件具有分別面對滾動體的2個凹面，所以，滾動體在以極低的摩擦接觸保持件的凹面的同時和該保持件在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可防止?jié)L動體彼此摩擦，從而可防止因摩擦的動作不良、噪音及異常聲音的產(chǎn)生，以及由于滾動體的摩擦造成的損傷。
另外，與采用隔離球的直進裝置相比，可以配置更多個負荷滾動體，允許負荷容量不會降低，可達到長壽命。
另外，軸、直進體及滾動體的至少1種是由具有下列成分的鋼制造。即C0.4～0.9重量％Cr2.5～8.5重量％Si0.1～2.0重量％Mn0.1～2.0重量％，并且，C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)，使金屬組織穩(wěn)定，可以抑制由于大剪切力作用的接觸橢圓正下面材料內(nèi)部的滾動疲勞所引起的異常組織的生成，可以阻止內(nèi)部起點型剝離。
另外，按照本發(fā)明第2觀點的直進裝置，在含有實施方案1中所述成分的鋼中，還含下列至少1種成分鉬(Mo)0.1～1.5重量％釩(V)0.1～1.5重量％。
在形成精細的炭化物的同時，可以防止熱處理時結晶粒子變粗大，金屬組織穩(wěn)定，異常組織的生成被大幅度抑制。由此，因高負荷作用部位的滾動疲勞所引起的內(nèi)部起點型剝離可以防止，球螺紋的壽命加長。
下面對本發(fā)明第3實施方案的球螺紋加以說明。
如圖9所示，螺紋軸3用于引導螺母7沿該螺紋軸3的軸線方向，在外周面的全長，具有球9直徑D的52.5～55％的曲率半徑Rg的圓孤彼此在中間部分交叉以螺旋狀形成所謂哥德式尖拱形的陽螺紋槽3a。
螺紋軸3采用SCM420等的滲炭軸承用鋼或SAE4150等高頻淬火用鋼，進行熱處理，使表面硬度調(diào)整至HRC56～63左右。另外，陽螺紋槽3a的螺距，可按照安裝球螺紋1的裝置(未圖示)的形狀采用任意的螺距。
螺母7，沿螺紋軸3的軸線方向作直線移動，呈圓筒形，其一端形成用于固定裝置的工作臺(未圖示)等的凸緣11，其外周面的一部分切口，形成平面部13。
螺母7，采用SCM420等滲炭軸承用鋼或SAE4150等高頻淬火用鋼制造，進行熱處理，使表面硬度調(diào)整至HRC56～63左右。
在螺母7的內(nèi)周面形成與陽螺紋槽3a形狀相同、螺距相同的，即具有球9直徑D的52.5～55％的曲率半徑Rg的圓孤并彼此在中間部交叉的所謂哥德式尖拱形陰螺紋槽5。另外，球9采用SUJ2等高碳鉻軸承鋼，進行淬火，把表面硬度調(diào)整至HRC60以上。
在第3實施方案的球螺紋中，其他結構與第1實施方案相同。
在第3實施方案中，本發(fā)明使保持件21插在滾動的球9之間，不僅可以消除球9間的摩擦，而且，在高速旋轉(zhuǎn)、高負荷使用條件下發(fā)生的疲勞損傷，多年的研究結果發(fā)現(xiàn)，在損傷模型中，在原來考慮的起因于潤滑不良的表面起點型剝離以外，還有內(nèi)部起點型剝離。
即，大剪切力作用于接觸橢圓正下面的材料內(nèi)部，伴隨著材料內(nèi)部的滾動疲勞，產(chǎn)生異常組織，其成為剝離的原因之一。
所謂異常組織，意指由于滾動疲勞使含在金屬組織的滲炭體中伴隨著碳擴散的組織，是稱為白色組織。異常組織的發(fā)生機理，現(xiàn)在還不清楚，但是，負荷狀態(tài)變動所產(chǎn)生的滑移、接觸橢圓中的差動滑移及旋轉(zhuǎn)滑移大，在高負荷條件下易于發(fā)生，其原因認為是機械化學反應或滲入鋼中的氫所致。
如圖9所示，本實施方案的球螺紋1，其陽螺紋槽3a及陰螺紋槽5的至少1種螺紋槽的曲率半徑Rg為球9直徑D的52.5～55％。因此，由于曲率半徑Rg比原來采用的曲率半徑大，所以，接觸橢圓的面積變小，在接觸點的滑移小，可以抑制異常組織的生成，達到長壽命。
當螺紋槽的曲率半徑Rg小于52.5％時，由于滑移小，效果差，異常組織的抑制效果小。另外，當螺紋槽的曲率半徑Rg大于55％時，接觸橢圓的面積過小，面壓升高，球螺紋1的壽命降低。另外，球螺紋1的剛性下降，對位置決定精度有不良影響。
當考慮異常組織的抑制效果和接觸橢圓面壓時，球螺紋的曲率半徑Rg為球9直徑D的52.5～55％，優(yōu)選53～54％。
實施例對涉及本發(fā)明球螺紋的實施例和與該實施例進行比較的比較例加以說明。即，對用于確認本發(fā)明球螺紋效果的實施例17～實施例24及用于與各實施例進行比較的比較例18～22的試驗進行說明。
在試驗中，采用JIS1192的公稱號數(shù)25×10×500-C5的球螺紋，在下列試驗條件下，采用NSK制造的球螺紋耐久壽命試驗機，每隔一定時間中斷試驗，確證螺紋軸有無剝離，發(fā)生剝離前的試驗時間作為壽命時間。
螺紋軸及螺母，采用SCM420滲炭軸承用鋼，進行滲炭淬火后制造。
另外，陽螺紋槽及陰螺紋槽的形狀，是制成哥德式尖拱形，其曲率半徑為表5所示球直徑D的％。
球直徑為4.76mm(3/16英寸)，是采用SUJ2制成的鋼球。
還有，實施例17～實施例22，螺紋軸及螺母同時具有本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑的螺紋槽。
實施例23及實施例24，螺紋軸的陽螺紋槽具有本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑，但是，螺母的陰螺紋槽曲率半徑小于本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑。
表5

保持件用尼龍制造，面對球的凹面為圓錐狀，外徑尺寸為球直徑的0.8倍。另外，當假定總間隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1個保持件時，設定開頭的球和最后端的球的間隙(S2)比保持件的外徑(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)。
比較例22，為了證明保持件的效果，不使用保持件，以緊密配置球作為總球螺紋。
潤滑脂，由于易發(fā)生機械化學反應，所以，采用在礦物油潤滑脂中添加了耐高壓劑及防繡劑的潤滑脂。
試驗條件公稱號數(shù)NSK球螺紋25×10×500-C5(球徑3/16英寸)試驗機NSK制造的球螺紋耐久壽命試驗機試驗負荷軸向負荷5800N(P/C＝0.5)轉(zhuǎn)數(shù)500rpm沖程40mm潤滑劑礦物油系潤滑脂試驗結果示于表5，而示于圖10的該試驗結果表示螺紋軸的陽螺紋槽的曲率半徑/球直徑與壽命比的相關關系。還有，示于表5及圖10的壽命以比較例19壽命時間作為基準(1.0)，使用與它的比表示。
實施例17～實施例22的球螺紋，其螺紋軸及螺母的螺紋槽的曲率半徑處于本實施方案規(guī)定的范圍內(nèi)。在球和陽螺紋槽、球和陰螺紋槽的接觸點滑移少，所以，抑制異常組織的生成，壽命比最低的實施例22為1.7，顯示最高值的實施例19及實施例20達2.8，大幅度提高。
實施例23及實施例24，只有螺紋軸的陽螺紋槽達到本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑，螺母的陰螺紋槽曲率半徑低于本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑。
這里進行的壽命試驗，是螺紋軸易發(fā)生疲勞損傷的試驗，然而，在具有本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑的螺紋軸接觸點滑移小，抑制異常組織的生成，壽命提高。
結果表明，取決于球螺紋的使用條件，螺紋軸、螺母內(nèi)最易發(fā)生滾動疲勞，通過把哪種部件的螺紋槽的曲率半徑制成本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑，可以期待壽命的提高。
另一方面，比較例18、比較例19，螺紋軸及螺母的螺紋槽曲率半徑比本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑小。因此，在球和陽螺紋槽、球和陰螺紋槽的接觸點，滑移加大，異常組織易于生成，發(fā)生剝離，壽命縮短。
另外，比較例20、比較例21，螺紋軸及螺母的螺紋槽曲率半徑比本實施方案規(guī)定范圍的曲率半徑大。因此，在球和陽螺紋槽、球和陰螺紋槽的接觸點，滑移變小，但接觸橢圓面積變小，面壓升高，滾動疲勞易于發(fā)生，壽命縮短。
比較例22，螺紋軸及螺母的曲率半徑均處于本實施方案規(guī)定范圍內(nèi)，但由于不使用保持件，相鄰的球彼此發(fā)生摩擦，球表面磨耗、損傷明顯，壽命最短。
上述試驗結果，作為螺紋軸的螺紋槽曲率半徑/球直徑與壽命比的相關關系示于圖10。
已知螺紋槽的曲率半徑在球直徑D的52.5～55％范圍內(nèi)時，球螺紋的壽命大大提高。特別是在53～54％范圍內(nèi)時，顯著提高。
由上述試驗結果可知，螺紋軸及螺母的螺紋槽中至少一種螺紋槽的曲率半徑，處于本實施方案規(guī)定的范圍內(nèi)可達到最佳化，借此可以提高球螺紋的壽命。
發(fā)明的效果如上所述，按照本發(fā)明第3實施方案的球螺紋，把分別面對球有2個凹面的保持件，分別配置在相鄰的球之間。
因此，球，例如對保持件的哥德式尖拱形的凹面以極小的摩擦接觸的同時與該保持件一起在滾動體槽內(nèi)循環(huán)滾動，可以防止球之間的摩擦，從而可以防止因摩擦所造成的動作不良、噪音及異常聲音的發(fā)生，以及由于球的摩擦所造成的損傷。
另外，與采用隔離球的球螺紋比較，可以配置更多的負荷球，并不會使允許負荷容量降低，從而可達到長壽命化。
另外，陽螺紋槽或陰螺紋槽中至少一種沿螺紋槽軸線的斷面曲率半徑達到球直徑的52.5～55％時，可以抑制滾動疲勞產(chǎn)生的異常組織，從而可以防止伴隨著該異常組織的剝離發(fā)生。
另外，因為螺紋槽的斷面形狀為哥德式尖拱形，所以，接觸橢圓的面積減小，在該接觸點滑移小，通常設定比該螺紋槽曲率半徑大，但螺紋槽的邊緣和球的間隙未達到過大，螺紋軸和螺母的位置決定精度仍可保持在良好的狀態(tài)。其次，對第4實施方案的球螺紋加以說明。第4實施方案的特征是涉及在球螺紋內(nèi)封入的潤滑脂組合物，球螺紋的結構及作用與第1
還有，在第4實施方案中，對構成球螺紋1的各部件材料未作特別限定，可以使用任何已知的材料。例如，螺紋軸3及螺母7，使用進行滲炭、淬火的SCM420，而球9等使用SUJ2等的高碳鉻軸承鋼或進行氰化等硬化處理的高碳鉻軸承鋼等。
在上述球螺紋1中，在陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5之間可以封入潤滑脂組合物。潤滑脂組合物通過設在螺母兩端的密封墊19加以密封。對潤滑脂的封入量未作特別限定，只要是通常球螺紋封入量即可。下面，對潤滑脂組合物加以詳細說明。
基油對潤滑脂組合物中使用的基油未作特別限定，所有在潤滑劑中使用的基油均可以使用。當考慮到要避免低溫環(huán)境下起動時產(chǎn)生的異常聲音以及高溫時油膜不充分形成時產(chǎn)生的燒結，希望采用40℃時的動粘度達到50～600mm/s的基油，更優(yōu)選70～500mm/s(40℃)，特別優(yōu)選100～450mm/s(40℃)。
基油的種類，礦物油、合成潤滑油、天然潤滑油的任何一種均可。作為礦物油，優(yōu)選的是把經(jīng)過減壓蒸餾、脫除油劑、溶劑萃取、加氫分解、溶劑脫蠟、硫酸洗滌、白土精制、加氫精制等進行適當組合的精制工序的礦物油。對合成潤滑油也未作限定，然而，可以采用下面分別列舉的具體實例，如烴系油、芳香系油、酯系油、醚系油等。
作為烴系油，可以舉出正鏈烷、異鏈烷、聚丁烯、聚異丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等的聚α-烯烴，或它們的氫化物。
作為芳香系油，可以舉出一烷基苯、二烷基苯等烷基苯類，一烷基萘、二烷基萘、多烷基萘等烷基萘類。
作為酯油系，可以舉出癸二酸二丁酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、己二酸二辛酯、己二酸二異癸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙?；伐违煲互人狨サ榷ヮ?，三辛基苯三酸酯、三癸基苯三酸酯、四辛基苯均四酸酯等芳香族酯類，三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯類，多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的低聚酯等復合酯類。
作為醚油，可以舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇單醚、聚丙二醇單醚等聚乙二醇類，單烷基三苯基醚、烷基二苯醚、二烷基二苯醚、五苯基醚、四苯基醚、單烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚類。
另外，作為合成潤滑油，除上述以外還可以舉出三甲苯基磷酸酯、硅油、全氟烷基醚等。
作為天然潤滑油，可以舉出牛油、豕油、豆油、菜油、米糠油、椰子油、棕櫚油、棕櫚核油等油脂系油，或者，這些油的氫化物等。
這些基油，既可單獨使用也可混合使用，適當調(diào)整至上述優(yōu)選的基油粘度。
增稠劑上述潤滑脂中使用的增稠劑，形成凝膠結構，只要在該凝膠結構中保持上述基油功能的即可而未作特別限定。具體的可以舉出含Li或Na的金屬皂，選自Li、Na、Ba、Ca中的復合金屬皂等金屬皂類，以及，膨潤土、硅膠、脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物等非皂類。當考慮到潤滑脂組合物的耐熱性時，希望采用脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物及它們的混合物。作為脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物的具體實例有二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、多脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它們的混合物。特別優(yōu)選的是二脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及其混合物是優(yōu)選的，而配合二脲化合物是特別優(yōu)選的。
潤滑脂組合物中的增稠劑濃度，只要是形成上述基油和潤滑脂的量即可而未作特別限定，達到潤滑脂總量的3～35質(zhì)量％是適當?shù)摹?br> 導電性物質(zhì)潤滑脂中使用的導電性物質(zhì)，只要對潤滑性能無不良影響、導電性良好的即可而未作特別限定，既可以是固體也可以是液體。其中，從價格便宜、易于得到等考慮，碳黑、石墨、碳納米管、金屬粉等是合適的。優(yōu)選碳黑及碳鈉米管。這些均可從市場購得，但平均粒徑10～300nm的具有優(yōu)良導電性及分散性等，是優(yōu)選的。
導電性物質(zhì)的添加量，對潤滑脂總量為0.1～10質(zhì)量％，優(yōu)選0.5～5質(zhì)量％。當該添加量低于0.1質(zhì)量％時，有時不能使?jié)櫥M合物具有充分的導電性。另外，當大于10質(zhì)量％時，潤滑脂硬化，球螺紋的燒結壽命有時降低。
其他添加劑在上述潤滑脂組合物中，根據(jù)需要，例如可以添加胺系及酚系、硫系、硫代磷鋅系等抗氧劑；氯系及硫系、磷系、二硫代磷系鋅系、有機鉬系等耐高壓劑；脂肪酸及動植物油等油性劑；山梨糖醇酐酯等防銹劑；苯并三唑等金屬鈍化劑；聚甲基丙烯酸酯及聚異丁烯、聚苯乙烯等粘度脂數(shù)提高劑等通常在潤滑脂組合物中添加的各種添加劑。
另外，上述潤滑脂組合物的稠度，要求達到NLGI No.1～3。
實施例下面給出實施例及比較例，更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明又不受它們的局限。
制造球螺紋(日本精工(株)制造，公稱號數(shù)25×10×500-C5)的螺紋軸及螺母，往里封入表6所示配制的潤滑脂組合物，以準備實施例25及比較例23～25使用的試驗用球螺紋。導電性物質(zhì)中使用的是碳黑(ライオン(株)制造的ケツチエンブラツク，平均粒徑30nm)。還有，螺紋軸及螺母中使用的是經(jīng)過滲炭、淬火的SCM420，而球中使用的是球徑為4.76mm的SUJ2制成的鋼球。另外，實施例25及比較例24，在球之間插入尼龍制成的、形成圖3所示的凹面的保持件，在比較例23及25中不使用保持件而只緊密配置球。
表6

對各試驗用的球螺紋，采用日本精工(株)制造的球螺紋耐久壽命試驗機進行耐久壽命試驗。試驗條件如下，判斷是每隔一定時間停止試驗，確認螺紋軸有無剝離，發(fā)生剝離時的時間作為壽命時間。
軸向荷重5800N(P/C＝0.5)最大轉(zhuǎn)數(shù)500min-1沖程40mm試驗結果示于圖11，但剝離壽命比，以與比較例23中使用的試驗用球螺紋的壽命時間作為1.0之比表示。另外，比較例25的剝離壽命比，不是確證螺紋軸剝離的壽命時間，而是根據(jù)產(chǎn)生燒結、試驗終止時間求出。如圖11所示，按照本發(fā)明，插入保持件，并且封入含0.1～10質(zhì)量％導電性物質(zhì)的潤滑脂組合物的實施例25的試驗用球螺紋，可以確證耐久壽命極長。
發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明的球螺紋即使在負有高荷重的環(huán)境下使用也可以保持長壽命。
下面對第5實施方案的球螺紋加以說明。第5實施方案也與第4實施方案同樣，在球螺紋中封入了潤滑脂組合物，球螺紋的結構及作用也與第1
還有，對構成球螺紋1的各部件材料也未作特別限定，可以使用任何己知的材料。例如，螺紋軸3及螺母7是采用經(jīng)過滲炭、淬火的SCM420，而球9是采用SUJ2等高碳鉻軸承用鋼或經(jīng)過氰化等硬化處理的高碳鉻軸承用鋼。
上述球螺紋1，在陽螺紋槽3a和陰螺紋槽5之間封入潤滑脂組合物。對潤滑脂封入量未作特別限定，在這種球螺紋中可以采用通常的封入量。下面，對潤滑脂組合物作詳細說明。
基油在潤滑脂組合物中使用的基油未作特別限定，所有在潤滑劑中使用的基油均可以使用。當考慮到要避免低溫環(huán)境下起動時產(chǎn)生的異常聲音以及高溫時油膜不充分形成時產(chǎn)生的燒結，要求采用40℃時的動粘度為50～600mm2/s的基油，更優(yōu)選70～500mm2/s(40℃)，特別優(yōu)選100～450mm2/s(40℃)。
基油的種類，礦物油、合成潤滑油、天然潤滑油的任何一種均可。作為礦物油，例如經(jīng)過減壓蒸餾、脫除油劑、溶劑萃取、加氫分解、溶劑脫蠟、硫酸洗滌、白土精制、加氫精制等進行適當組合的精制工序的礦物油。對合成潤滑油也未作限定，例如，可采用下面分別列舉的烴系油、芳香系油、酯系油、醚系油等。
作為烴系油，可以舉出正鏈烷、異鏈烷、聚丁烯、聚異丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等聚α-烯烴，或它們的氫化物。
作為芳香系油，可以舉出一烷基苯、二烷基苯等烷基苯類，一烷基萘、二烷基萘、多烷基萘等烷基萘類。
作為酯油系，可以舉出癸二酸二丁酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、己二酸二辛酯、己二酸二己癸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙?；伐违煲互人狨サ榷ヮ?，三辛基苯三酸酯、三癸基苯三酸酯、四辛基苯均六酸酯等芳香族酯類，三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯類，多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的低聚酯等復合酯類。
作為醚油，可以舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇單醚、聚丙二醇單醚等聚乙二醇類，單烷基三苯基醚、烷基二苯醚、二烷基二苯醚、五苯基醚、四苯基醚、單烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚類。
另外，作為合成潤滑油，除上述以外還可以舉出三甲苯基磷酸酯、硅油、全氟烷基醚等。
作為天然潤滑油，可以舉出牛油、豕油、豆油、菜油、米糠油、椰子油、棕櫚油、棕櫚核油等油脂系油，或者，這些油的氫化物等。
這些基油，既可單獨使用也可混合使用，適當調(diào)整至上述優(yōu)選的基油粘度。
增稠劑上述潤滑脂中使用的增稠劑形成凝膠結構，只要在該凝膠結構中保持上述基油功能的即可而未作特別限定。具體的可以適當選擇含Li或Na的金屬皂，選自Li、Na、Ba、Ca中的復合金屬皂等金屬皂類，以及，膨潤土、硅膠、脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物等非皂類。當考慮得到牢固的油膜及潤滑脂組合物的耐熱性時，要求采用脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物及它們的混合物。作為脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物的具體例子，可以舉出二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、多脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它們的混合物。特別是二脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它們的混合物是優(yōu)選的，而配合二脲化合物是特別優(yōu)選的。
另外，為了使高溫穩(wěn)定性良好，采用以下式(1)～(3)表示的二脲化合物作為增稠劑。
化1通式(1) 通式(2) 通式(3) 式中，R1表示含碳原子7～12的芳香環(huán)的烴基，R2表示含碳原子6～15的二價芳香環(huán)的的烴基，R3表示環(huán)己基或碳原子7～12的烷基環(huán)己基。特別是，以通式(1)～(3)表示的二脲化合物中的[R1的摩爾數(shù)/R1的摩爾數(shù)+R3的摩爾數(shù)]值為0～0.55的二脲化合物是優(yōu)選的。
另外，脲化合物在潤滑脂組合物總量中的配合量為10～35％是優(yōu)選的。
添加劑在潤滑脂組合物中，根據(jù)需要可以配合各種添加劑。但是，在本發(fā)明中，為了抑制機械化學反應的發(fā)生，必須除去磺酸鹽。即使在可以使用的添加劑中，為了保持防銹性能、提高耐剝離性，添加下列所示的環(huán)烷酸鹽及琥珀酸衍生物是優(yōu)選的。
環(huán)烷酸鹽只要是具有環(huán)烷核的飽和羧酸鹽即可而未作特別限定。主要的可以舉出飽和單環(huán)羧酸鹽CnH2n-1COOM、飽和多環(huán)羧酸鹽CnH2n-3COOM、脂肪族羧酸鹽CnH2n+1COOM、及它們的衍生物。例如，以下列出單環(huán)的羧酸。
化2 上式中R4表示烴基，可以舉出烷基、鏈烯基、芳基、烷芳基、芳烷基等。另外，M表示金屬元素，Co、Mn、Zn、Al、Ca、Ba、Li、Mg、Cu等。這些環(huán)烷酸鹽既可單獨使用，也可適當?shù)慕M合后使用。
琥珀酸衍生物作為琥珀酸衍生物，具體的可以分別舉出下列化合物。例如，琥珀酸、烷基琥珀酸、烷基琥珀酸半酯、鏈烯基琥珀酸、鏈烯基琥珀酸半酯、琥珀酸酰亞胺等。這些琥珀酸衍生物既可單獨使用也可適當組合使用。
上述環(huán)烷酸鹽及琥珀酸衍生物，既可單獨使用，也可組合使用。在單獨使用及并用時，其優(yōu)選的添加量為對潤滑脂總量的0.1～10質(zhì)量％。當添加量少于此范圍時，得不到充分的防銹性，當含量大于此范圍時，潤滑脂軟化，有可能使?jié)櫥l(fā)生泄漏，是不理想的。為了確保防銹性，考慮到潤滑劑泄漏的燒結壽命，要求對潤滑脂組合物總量使用0.25～5質(zhì)量％。
另外，為了提高剝離性能，更希望添加下列有機金屬鹽。
有機金屬鹽作為有機金屬鹽，使用以下通式(4)表示的二烷基二硫代氨基甲酸(DTC)系化合物以及以下通式(5)表示的二烷基二硫代磷酸(DTP)系化合物是合適的。
化3
n＝2，3，4 x，y，z＝0，1，2，3，4式中，M表示金屬種類，具體的可以使用Sb、Bi、Sn、Ni、Te、Se、Fe、Cu、Mo、Zn。R5、R6，可以相同或不同，表示烷基、環(huán)烷基、鏈烯基、芳基、烷芳基或芳烷基。作為特別優(yōu)選的基團，可以舉出1，1，3，3-四甲基丁基、1，1，3，3-四甲基己基、1，1，3-三甲基己基、1，3-二甲基己基、1，3-二甲基丁基、1-甲基十一烷基、1-甲基己基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、2-乙基己基、2-甲基環(huán)己基、3-庚基、4-甲基環(huán)己基、正丁基、異丁基、異丙基、異庚基、異戊基、十一烷基、二十烷基、乙基、十八烷基、辛基、環(huán)辛基、環(huán)十二烷基、環(huán)戊基、二甲基環(huán)己基、癸基、十四烷基、二十二烷基、十二烷基、十三烷基、三甲基環(huán)己基、壬基、丙基、十六烷基、己基、二十一烷基、十七烷基、庚基、十五烷基、戊基、甲基、叔丁基環(huán)己基、叔丁基、2-己烯基、2-甲代烯丙基、烯丙基、十一烯基、油酰基、癸?；⒁蚁┗?、丁烯基、己烯基、十七烯基、甲苯基、乙苯基、異丙苯基、叔丁苯基、仲戊基苯基、正己基苯基、叔辛基苯基、異壬基苯基、正十二烷基苯基、苯基、芐基、1-苯基甲基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、1，1-二甲基芐基、2-苯基異丙基、3-苯基己基、二苯甲基、聯(lián)苯基等，另外，這些基團還可以具有醚鍵。
作為其他的有機金屬鹽，還可以使用以下通式(6)-(8)表示的有機鋅化合物。
化4
式中R7、R8表示碳Cn中n＝1-18的烴基或氫原子，R7、R8可以相同也可以相異。特別是，R7、R8可以同時為氫原子的巰基(メチルカプト)苯并噻唑鋅(通式6)、苯并酰胺硫代苯酚鋅(通式7)以及巰基苯并咪唑鋅(通式8)。
另外，作為其他的有機金屬鹽，還可以使用以下通式(9)表示的烷基黃原酸鋅。
化5 式中R9表示碳原子數(shù)Cn的n＝1～18的烴基。
還有，用上述通式(4)～(9)表示的有機金屬鹽，可以分別單獨使用或2種以上混合使用，但對其組合未作特別限定。另外，有機金屬鹽，在其微小空隙形成反應膜，具有抑制白色組織變化的剝離效果，但是，當添加量小于0.1質(zhì)量％時，不能發(fā)揮充分的效果。另一方面，對添加量上限沒有必要作出特別限定，但是，上述有機金屬鹽比較貴，并且，過量添加會促進和軸承材料的異常反應，反之，影響燒結性能，所以，添加量優(yōu)選0.1-10質(zhì)量，更優(yōu)選0.5-10質(zhì)量％。
其他添加劑在上述潤滑脂組合物中，根據(jù)需要，例如可以添加胺系及酚系、硫系、硫代磷鋅系等抗氧劑；氯系及硫系、磷系、二硫代磷系鋅系、有機鉬系等耐高壓劑；脂肪酸及動植物油等油性劑；苯并三唑等金屬鈍化劑；聚甲基丙烯酸酯及聚異丁烯、聚苯乙烯等粘度脂數(shù)的提高劑等通常在潤滑脂組合物中添加的各種添加劑。
另外，上述潤滑脂組合物的稠度，要求達到NLGI No.1～3。
實施例下面給出實施例及比較例，更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明又不受它們的局限。
制造球螺紋(日本精工(株)制造，公稱號數(shù)25×10×500-C5)的螺紋軸及螺母，往里封入表7所示調(diào)制的潤滑脂組合物，準備實施例26～28及比較例26，27所使用的試驗用球螺紋。另外，螺紋軸及螺母使用的是經(jīng)過滲炭、淬火的SCM420，而球使用的是球徑4.76mm的SUJ2制鋼球。另外，保持件使用的是尼龍制成的、形成如圖3所示凹面的保持件。
表7

對各試驗用球螺紋采用日本精工(株)制造的球螺紋耐壽命試驗機進行耐壽命試驗。試驗條件如下，判斷是每隔一定時間停止試驗，確認螺紋軸有無剝離，把發(fā)生剝離時的時間作為壽命時間。
軸向荷重5800N(P/C＝0.5)最大轉(zhuǎn)數(shù)500min-1沖程40mm實施例26的試驗用球螺紋，封入含環(huán)烷酸鋅量在0.05～12質(zhì)量％范圍內(nèi)改變的潤滑脂組合物，實施例27的試驗用球螺紋，封入琥珀酸半酯的含量在0.05～12質(zhì)量％范圍內(nèi)改變的潤滑脂組合物，實施例28的試驗用球螺紋，封入二硫代氨基甲酸鎳的含量在0.05～12質(zhì)量％范圍內(nèi)改變的潤滑脂組合物。
在圖12中示出采用實施例26及實施例27的試驗用球螺紋的剝離壽命的測定結果，以比較例26中使用的試驗用球螺紋的壽命時間作為1.0的剝離壽命比。由圖12可知，通過封入含有環(huán)烷酸鋅或琥珀酸半酯0.1～10質(zhì)量的潤滑脂組合物，球螺紋的剝離壽命可大大改善。
另外，在圖13中示出采用實施例28的試驗用球螺紋的剝離壽命測定結果，以比較例26及比較例27中使用的試驗用球螺紋的壽命時間作為1.0的剝離壽命比。由圖13可知，通過封入二硫代氨基甲酸鎳0.1～10質(zhì)量的潤滑脂組合物，球螺紋的剝離壽命可大大改善。
發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明的球螺紋即使在高負重的環(huán)境下使用也可以保持長壽命。
權利要求
1.一種直進裝置，其特征是包括軸；配合在軸內(nèi)，引導該軸在軸線方向可作直線移動的直進體；在該直進體的內(nèi)周面上形成的滾動體槽和上述軸之間設置的滾動自如的多個滾動體；在該直進體中形成的使上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路；在該直進裝置中，在相鄰的上述滾動體間分別設置分別面對所述滾動體的具有2個凹面的保持件，同時，在所述滾動體的表面層設置殘留的奧氏體達到15～40體積％的氰化層。
2.按照權利要求1的直進裝置，其特征是，其中所含的每個滾動體含有軸承鋼，所述軸承鋼含有0.35％或以下的硅含量，以及Cr+2.5Mo的總含量為2.0或以下。
3.一種直進裝置，其特征是包括軸；配合在軸內(nèi)，引導該軸在軸線方向可作直線移動的直進體；在該直進體的內(nèi)周面形成的滾動體槽和上述軸之間設置的滾動自如的多個滾動體；在該直進體內(nèi)形成的使上述滾動體從所述滾動體槽一端向另一端循環(huán)的循環(huán)回路；在該直進裝置中，在相鄰的上述滾動體之間分別設置面對所述滾動體的具有2個凹面的保持件，同時，所述軸、所述直進體及所述滾動體的至少一種是由含有下列的鋼制造的碳(C)0.4～0.9重量％鉻(Cr)2.5～8.5重量％硅(Si)0.1～2.0重量％錳(Mn)0.1～2.0重量％，其余為鐵(Fe)和不可避免的雜質(zhì)；并且滿足下列關系C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％。
4.按照權利要求3中記載的直進裝置，其特征是，所述軸、上述直進體及上述滾動體的至少一種含有至少一種選自下列的成分鉬(Mo)0.1～1.5重量％；釩(V)0.1～1.5重量％。
5.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成的具有螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸；在內(nèi)周面上形成的對著陽螺紋槽的螺旋狀陰螺紋槽的螺母；在所述陽螺紋槽和所述陰螺紋槽之間設置的自由滾動的多個球；在相鄰的球之間設置的與球連接的具有一對凹面的保持件，其中封入含有0.1～10質(zhì)量％比例的導電性物質(zhì)的潤滑脂組合物。
6.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸；配合在上述螺紋軸上并在內(nèi)周面上形成與上述陽螺紋槽相對的螺旋狀陰螺紋槽的螺母；插在上述陽螺紋槽及上述陰螺紋槽之間的滾動自如的多個球；配置在相鄰球之間并具有與球面對的1對凹面的保持件，并且，封入不合有磺酸鹽的潤滑脂組合物。
7.按照權利要求6中記載的球螺紋，其特征是，所述潤滑脂組合物中含有脲化合物作為增稠劑，0.1～10質(zhì)量％比例的至少一種選自環(huán)烷酸鹽及琥珀酸衍生物中的防銹添加劑。
8.按照權利要求6中記載的球螺紋，其特征是，所述潤滑脂組合物含有脲化合物作為增稠劑，0.1～10質(zhì)量％比例的有機金屬鹽。
9.一種球螺紋，其特征是含有在外周面上形成螺旋狀陽螺紋槽的螺紋軸、在內(nèi)周面上形成螺旋狀陰螺紋槽的螺母、在包含由上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽形成的在滾動路線中設置的滾動自如的多個球，在該球中，在相鄰的上述球之間分別設置分別面對所述球的具有2個凹面的保持件，同時，上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽的至少一個沿螺紋槽的軸線的斷面曲率半徑為所述球直徑的52.5～55％。
10.按照權利要求5中記載的球螺紋，其特征是，上述陽螺紋槽和上述陰螺紋槽的上述斷面形成哥德式尖拱形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動注射成型機及電動壓力機在高負荷荷重斷續(xù)作用下，在短沖程往返運動部位所用的長壽命直進裝置。本發(fā)明的直進裝置的球螺紋1，在相鄰的滾動體9之間分別設置面對滾動體9分別有2個凹面23的保持件21，同時，在滾動體9的表面層設置殘留的奧氏體達到15～40體積％的氰化層。
文檔編號F16H25/24GK1789760SQ20051013627
公開日2006年6月21日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權日2002年4月11日
發(fā)明者沖田滋, 田中進, 宇山英幸, 磯賢一 申請人:日本精工株式會社