Метод на производство и термична обработка на изковки за валове

1. Метод на производство и термична обработка на изковки за валове

(1) Материал

При производството на малки партиди от единични парчета, грубите изковки на валове често използват горещо валцувани пръти.

За стъпаловидни валове с големи разлики в диаметъра, за да се спестят материали и да се намали количеството труд за механична обработка, често се използват изковки. Стъпаловидните валове, произведени в малки партиди от едно парче, обикновено са свободно коване, а коването с матрици се използва в масовото производство.

(2) Термична обработка

За стомана 45, след закаляване и закаляване (235HBS), локалното високочестотно закаляване може да накара локалната твърдост да достигне HRC62～65, а след това след подходяща обработка на закаляване, тя може да бъде намалена до необходимата твърдост (например шпинделът CA6140 е посочен като HRC52).

9Mn2V, която е инструментална стомана от манган-ванадиева сплав със съдържание на въглерод около 0.9%, има по-добра закаляване, механична якост и твърдост от стомана 45. След подходяща термична обработка, той е подходящ за точността на размерите и изискванията за стабилност на шпиндели на високоточни машинни инструменти. Например, универсалната цилиндрична мелница M1432A и шпиндела на шлифовъчния диск използват този материал.

38CrMoAl, това е азотирана стомана със среден въглерод. Тъй като температурата на азотиране е 540-550 ℃ по-ниска от общата температура на закаляване, деформацията е по-малка и твърдостта също е висока (HRC>65, централна твърдост HRC>28) и отлична. високоточна полуавтоматична цилиндрична мелница MBG1432 са изработени от този вид стомана.

Освен това, за изковки на валове със средна прецизност и висока скорост, най-вече се използват легирани конструкционни стомани като 40Cr. След закаляване и закаляване и високочестотно закаляване, този тип стомана има високи всеобхватни механични свойства и може да отговори на изискванията за употреба. Някои валове също използват стомана със сачмени лагери като GCr15 и пружинна стомана като 66Mn. След закаляване и закаляване и повърхностно закаляване тези стомани имат изключително висока износоустойчивост и устойчивост на умора. Когато частите на вала трябва да работят при условия на висока скорост и тежко натоварване, могат да бъдат избрани нисковъглеродни златосъдържащи стомани като 18CrMnTi и 20Mn2B. Тези стомани имат висока повърхностна твърдост, ударна якост и здравина на сърцевината след карбуризиране и закаляване, но деформацията, причинена от топлинната обработка, е по-голяма от тази на 38CrMoAl.

За шпиндели, които изискват локално високочестотно закаляване, обработката на закаляване и закаляване трябва да се организира в предишния процес (някои стомани са нормализирани). Когато полето на заготовката е голямо (като изковки), закаляването и темперирането трябва да се поставят след грубото струговане. Преди завършване на струговане, така че вътрешното напрежение, причинено от грубо струговане, може да бъде елиминирано по време на закаляване и закаляване; когато маржът на заготовката е малък (като заготовка на пръти), закаляването и темперирането могат да се извършат преди грубо струговане (еквивалентно на полузавършено струговане на изковки). Обработката с високочестотно закаляване обикновено се поставя след полузавършено струговане. Тъй като шпинделът трябва да бъде закален само локално, има определени изисквания за точност и никаква обработка на втвърдяващи се части, като резба, фрезоване на шпонкови канали и други процеси, се подреждат в локално закаляване и грубо обработване. След смилане. За високопрецизни шпиндели е необходима обработка при нискотемпературно стареене след локално закаляване и грубо шлайфане, така че металографската структура и състоянието на напрежението на шпиндела да останат стабилни.

Изковки за валове

Второ, изборът на позиционираща база

За изковки с масивен вал, фината базова повърхност е централният отвор, който удовлетворява съвпадението на изходните точки и еднородността на изходните точки. За кухи шпиндели като CA6140A, в допълнение към централния отвор, има външна кръгла повърхност на шейната и двете се използват последователно, служейки като база една за друга.

Трето, разделянето на етапите на обработка

Всеки процес на обработка и процес на топлинна обработка в процеса на обработка на шпиндела ще доведе до грешки при обработка и напрежения в различна степен, така че фазите на обработка трябва да бъдат разделени. Механичната обработка на шпиндела се разделя основно на следните три етапа.

(1) Етап на груба обработка

1) Празна обработка. Подготовка на заготовка, коване и нормализиране.

2) Трион за груба обработка за отстраняване на излишната част, фрезоване на крайната повърхност, пробиване на централния отвор и външния кръг на отпадъчния автомобил и др.

(2) Етап на полузавършеност

1) Топлинната обработка преди полудовършителната обработка обикновено се използва за стомана 45 за постигане на 220-240HBS.

2) Полузавършен процес на струговане конусна повърхност (позициониране на конусни дупки) полузавършено струговане на външната кръгова крайна повърхност и пробиване на дълбок отвор и др.

(3), завършващ етап

1) Топлинна обработка и локално високочестотно гасене преди завършване.

2) Всички видове грубо шлайфане на позициониращ конус, грубо шлайфане на външен кръг, фрезоване на шпонков канал и шлицов канал и нарязване на резба преди завършване.

3) Завършване и шлайфане на външния кръг и вътрешните и външните повърхности на конуса, за да се гарантира точността на най-важната повърхност на шпиндела.

Изковки за валове

Четвърто, подреждането на последователността на обработката и определянето на процеса

За изковки на валове с характеристики на кухи и вътрешни конуси, когато се има предвид последователността на обработка на главни повърхности, като носещи шейни, общи шейни и вътрешни конуси, има няколко опции, както следва.

①Груба обработка на външната повърхност→пробиване на дълбоки отвори→завършване на външната повърхност→груба обработка на конусни отвори→довършване на конусни дупки;

② Груба обработка на външна повърхност → пробиване на дълбок отвор → груба обработка на конусни отвори → завършване на конусни отвори → довършителна обработка на външната повърхност;

③ Груба обработка на външна повърхност→ пробиване на дълбок отвор→ груба обработка на конусни отвори→ довършителна обработка на външна повърхност→ довършителна обработка на конусни отвори.

За последователността на обработка на шпиндела на струг CA6140, тя може да бъде анализирана и сравнена по следния начин:

Първа схема: По време на грубата обработка на заострен отвор, прецизността и грапавостта на външната кръгова повърхност ще бъдат повредени, тъй като външната кръгова повърхност, която е финишно обработена, се използва като фина еталонна повърхност, така че тази схема не е подходяща.

Второто решение: При завършване на външната повърхност конусната тапа трябва да се постави отново, което ще разруши точността на конусния отвор. Освен това неизбежно ще има грешки при обработка при обработката на конусния отвор (условията на шлайфане на конусния отвор са по-лоши от външните условия на шлайфане, а грешката на самата конусова тапа ще причини разликата между външната кръгла повърхност и вътрешната повърхност на конуса.вал, така че тази схема не трябва да се приема.

Третото решение: При завършването на конусния отвор, въпреки че повърхността на външния кръг, която е завършена, трябва да се използва като довършителна референтна повърхност; но тъй като припускът за обработка на довършителната повърхност на конусната повърхност вече е малък, силата на смилане не е голяма; в същото време, конус. Завършването на отвора е в последния етап на механична обработка на вала и има малък ефект върху точността на външната кръгла повърхност. В допълнение към последователността на обработката на тази схема, външната кръгла повърхност и конусният отвор могат да се използват алтернативно, което може постепенно да подобри коаксиалността. Харча.

Чрез това сравнение може да се види, че последователността на обработка на изковките на вала като шпиндела CA6140 е по-добра от третата опция.

Чрез анализа и сравнението на схемите може да се види, че последователният ред на обработка на всяка повърхност на изковаването на вала е до голяма степен свързан с преобразуването на позиционната база. Когато са избрани грубите и фините еталони за обработка на детайли, последователността на обработка може да бъде грубо определена. Тъй като базовата повърхност за позициониране винаги се обработва първа в началото на всеки етап, тоест първият процес трябва да подготви позициониращата база, използвана за следващия процес. Например, в процеса на шпиндела CA6140, крайната повърхност се фрезова и централният отвор се пробива от началото. Това е за подготовка на опорната точка за позициониране за външния кръг на грубо струговане и полузавършено струговане; външният кръг на полузавършено струговане подготвя опорната точка за позициониране за обработка на дълбоки отвори; Външният кръг на полузавършено струговане също подготвя базовата точка за позициониране за обработка на предния и задния конусови отвори. Обратно, предните и задните конусни отвори са оборудвани с горния отвор след запушване на конус и опорната точка за позициониране се подготвя за последващо полудовършителни работи и завършване на външния кръг; и точката за позициониране за окончателното шлайфане на конусния отвор е шевът, който е бил шлифован в предишния процес. повърхност.

Изковки за валове

5. Процесът трябва да се определи в съответствие с последователността на обработка и трябва да се овладеят два принципа:

1. Позициониращата базова равнина в процеса трябва да бъде подредена преди процеса. Например, обработката на дълбоки дупки се организира след грубо завъртане на външната повърхност, за да има по-точен дневник като референтна повърхност за позициониране, за да се осигури еднаква дебелина на стената по време на обработка на дълбоки дупки.

2. Обработката на всяка повърхност трябва да бъде разделена за груба и фина, първо груба и след това фина, многократно, за да се подобри постепенно нейната точност и грапавост. Завършването на основната повърхност трябва да бъде подредено в края.

За да се подобри металната структура и производителността на обработка, процесът на топлинна обработка, като отгряване, нормализиране и т.н., обикновено трябва да се организира преди механична обработка.

За да се подобрят механичните свойства на изковките на валовете и да се елиминира вътрешното напрежение, процесът на топлинна обработка, като закаляване и закаляване, обработка на стареене и др., обикновено трябва да се организира след груба механична обработка и преди довършителни работи.