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                  軸類鍛件的制造方法及熱處理
                  發布時間:2021-09-24   作者:濰坊豐東   已閱讀:505次
                  一、軸類鍛件的制造方法及熱處理
                  (1)材料
                  在單件小批生產中,軸類鍛件的毛坯往往使用熱軋棒料。
                  對于直徑差較大的階梯軸,為了節約材料和減少機械加工的勞動量,則往往采用鍛件。單件小批生產的階梯軸一般采用自由鍛,在大批大量生產時則采用模鍛。
                  (2)熱處理
                  45鋼,在調質處理(235HBS)之后,再經局部高頻淬火,可以使局部硬度達到HRC62~65,再經過適當的回火處理,可以降到需要的硬度(例如CA6140主軸規定為HRC52)。
                  9Mn2V,這是一種含碳0.9%左右的錳釩合金工具鋼,淬透性、機械強度和硬度均比45鋼為優。經過適當的濰坊熱處理之后,適用于高精度機床主軸的尺寸精度穩定性的要求。例如,萬能外圓磨床M1432A頭架和砂輪主軸就采用這種材料。
                  38CrMoAl,這是一種中碳合金氮化鋼,由于氮化溫度比一般淬火溫度為低540—550℃,變形更小,硬度也很高(HRC>65,中心硬度HRC>28)并有優良的耐疲勞性能,故高精度半自動外圓磨床MBG1432的頭架軸和砂輪軸均采用這種鋼材。
                  此外,對于中等精度而轉速較高的軸類鍛件,多選用40Cr等合金結構鋼,這類鋼經調質和高頻淬火后,具有較高的綜合機械性能,能滿足使用要求。有的軸件也選用滾珠軸承鋼如GCr15和彈簧鋼如66Mn等材料.這些鋼材經調質和表面淬火后,具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當要求在高速和重載條件下工作的軸類零件,可選用18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金鋼,這些鋼料經滲碳淬火后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強度,但熱處理所引起的變形比38CrMoAl為大。
                  凡要求局部高頻淬火的主軸,要在前道工序中安排調質處理(有的鋼材則用正火),當毛坯余量較大時(如鍛件),調質放在粗車之后、半精車之前,以便因粗車產生的內應力得以在調質時消除;當毛坯余量較小時(如棒料),調質可放在粗車(相當于鍛件的半精車)之前進行。高頻淬火處理一般放在半精車之后,由于主軸只需要局部淬硬,故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工,如車螺紋、銑鍵槽等工序,均安排在局部淬火和粗磨之后。對于精度較高的主軸在局部淬火及粗磨之后還需低溫時效處理,從而使主軸的金相組織和應力狀態保持穩定。
                  二、定位基準的選擇
                  對實心的軸類鍛件,精基準面就是頂尖孔,滿足基準重合和基準統一,而對于象CA6140A的空心主軸,除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用,互為基準。
                  三、加工階段的劃分
                  主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應力,因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。
                  (1)、粗加工階段
                  1)毛坯處理毛坯備料、鍛造和正火。
                  2)粗加工鋸去多余部分,銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等。
                  (2)、半精加工階段
                  1)半精加工前熱處理對于45鋼一般采用調質處理以達到220~240HBS。
                  2)半精加工車工藝錐面(定位錐孔)半精車外圓端面和鉆深孔等。
                  (3)、精加工階段
                  1)精加工前熱處理局部高頻淬火。
                  2)精加工前各種加工粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽,以及車螺紋等。
                  3)精加工精磨外圓和內外錐面以保證主軸最重要表面的精度。
                  四、加工順序的安排和工序的確定
                  具有空心和內錐特點的軸類鍛件,在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要表面的加工順序時,可有以下幾種方案。
                  ①外表面粗加工→鉆深孔→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工;
                  ②外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工;
                  ③外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。
                  針對CA6140車床主軸的加工順序來說,可作這樣的分析比較:
                  第一方案:在錐孔粗加工時,由于要用已精加工過的外圓表面作精基準面,會破壞外圓表面的精度和粗糙度,所以此方案不宜采用。
                  第二方案:在精加工外圓表面時,還要再插上錐堵,這樣會破壞錐孔精度。另外,在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差(錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人加上錐堵本身的誤差等就會造成外圓表面和內錐面的不同軸,故此方案也不宜采用。
                  第三方案:在錐孔精加工時,雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準面;但由于錐面精加工的加工余量已很小,磨削力不大;同時錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段,對外圓表面的精度影響不大;加上這一方案的加工順序,可以采用外圓表面和錐孔互為基準,交替使用,能逐步提高同軸度。
                  經過這一比較可知,象CA6140主軸這類的軸鍛件加工順序,以第三方案為佳。
                  通過方案的分析比較也可看出,軸類鍛件各表面先后加工順序,在很大程度上與定位基準的轉換有關。當零件加工用的粗、精基準選定后,加工順序就大致可以確定了。因為各階段開始總是先加工定位基準面,即先行工序必須為后面的工序準備好所用的定位基準。例如CA6140主軸工藝過程,一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準備定位基準;半精車外圓又為深孔加工準備了定位基準;半精車外圓也為前后的錐孔加工準備了定位基準。反過來,前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔,又為此后的半精加工和精加工外圓準備了定位基準;而最后磨錐孔的定位基準則又是上工序磨好的軸頸表面。
                  五、工序的確定要按加工順序進行,應當掌握兩個原則:
                  1、工序中的定位基準面要安排在該工序之前加工。例如,深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后,是為了要有較精確的軸頸作為定位基準面,以保證深孔加工時壁厚均勻。
                  2、對各表面的加工要粗、精分開,先粗后精,多次加工,以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應安排在最后。
                  為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序,如退火、正火等,一般應安排在機械加工之前。
                  為了提高軸鍛件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序,如調質、時效處理等,一般應安排在粗加工之后,精加工之前。


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