Způsob výroby a tepelné zpracování hřídelových výkovků

1. Způsob výroby a tepelné zpracování hřídelových výkovků

(1) Materiál

V jednokusové malosériové výrobě se u hrubých hřídelových výkovků často používá tyčový materiál válcovaný za tepla.

Pro stupňovité hřídele s velkými rozdíly průměrů se často používají výkovky, aby se ušetřilo materiály a snížila pracnost při obrábění. Stupňovité hřídele vyráběné v malých sériích z jednoho kusu jsou obecně volné kování a zápustkové kování se používá v hromadné výrobě.

(2) Tepelné zpracování

U oceli 45 může po kalení a popouštění (235HBS) místním vysokofrekvenčním kalením dosáhnout místní tvrdost HRC62～65 a poté může být po správném popouštění snížena na požadovanou tvrdost (například je specifikováno vřeteno CA6140 jako HRC52).

9Mn2V, což je mangan-vanadová nástrojová ocel s obsahem uhlíku asi 0.9 %, má lepší prokalitelnost, mechanickou pevnost a tvrdost než ocel 45. Po správném tepelném zpracování je vhodný pro požadavky na rozměrovou přesnost a stabilitu vřeten vysoce přesných obráběcích strojů. Tento materiál využívá například univerzální válcová bruska M1432A vřeteník a vřeteno brusného kotouče.

38CrMoAl, jedná se o středně uhlíkovou legovanou nitridovanou ocel. Protože je nitridační teplota o 540-550 ℃ nižší než obecná kalicí teplota, deformace je menší a tvrdost je také vysoká (HRC>65, středová tvrdost HRC>28) a vynikající. Hřídel vřeteníku a hřídel brusného kotouče vysoce přesné poloautomatické válcové brusky MBG1432 jsou vyrobeny z tohoto druhu oceli.

Navíc pro hřídelové výkovky se střední přesností a vysokou rychlostí se většinou používají legované konstrukční oceli jako 40Cr. Po kalení a popouštění a vysokofrekvenčním kalení má tento typ oceli vysoké komplexní mechanické vlastnosti a může splňovat požadavky použití. Některé hřídele také používají ocel pro kuličková ložiska, jako je GCr15, a pružinovou ocel, jako je 66Mn. Po kalení a popouštění a povrchovém kalení mají tyto oceli extrémně vysokou odolnost proti opotřebení a odolnost proti únavě. Pokud je požadováno, aby části hřídele pracovaly při vysoké rychlosti a vysokém zatížení, lze zvolit nízkouhlíkové oceli obsahující zlato, jako je 18CrMnTi a 20Mn2B. Tyto oceli mají vysokou povrchovou tvrdost, rázovou houževnatost a pevnost jádra po nauhličování a kalení, ale deformace způsobená tepelným zpracováním je větší než u 38CrMoAl.

U vřeten, která vyžadují místní vysokofrekvenční kalení, by mělo být kalení a popouštění uspořádáno v předchozím procesu (některé oceli jsou normalizovány). Když je okraj polotovaru velký (jako jsou výkovky), kalení a popouštění by mělo být umístěno po hrubovacím soustružení. Před dokončením soustružení, aby mohlo být eliminováno vnitřní pnutí způsobené hrubovacím soustružením při kalení a popouštění; když je okraj polotovaru malý (jako je tyčový materiál), lze kalení a popouštění provádět před hrubovacím soustružením (ekvivalentní polodokončovacímu soustružení výkovků). Vysokofrekvenční kalení je obecně umístěno po soustružení polotovaru. Vzhledem k tomu, že vřeteno musí být kaleno pouze lokálně, existují určité požadavky na přesnost a žádné zpracování kalených součástí, jako je řezání závitů, frézování perové drážky a další procesy, nejsou uspořádány v místním kalení a hrubování. Po broušení. U vysoce přesných vřeten je po lokálním kalení a hrubém broušení vyžadováno nízkoteplotní ošetření stárnutím, aby metalografická struktura a stav napětí vřetena zůstaly stabilní.

Hřídelové výkovky

Za druhé, výběr nulového bodu polohy

U výkovků s plným hřídelem je jemným základním povrchem středový otvor, který splňuje shodu základů a jednotnost základů. U dutých vřeten, jako je CA6140A, je kromě středového otvoru ještě vnější kruhový povrch čepu a oba se používají střídavě a slouží jako vztažný bod jeden pro druhého.

Za třetí, rozdělení fází zpracování

Každý proces obrábění a proces tepelného zpracování v procesu obrábění vřetena bude produkovat chyby obrábění a napětí v různé míře, takže fáze obrábění musí být rozděleny. Obrábění vřeten je v zásadě rozděleno do následujících tří fází.

(1) Fáze hrubého obrábění

1) Zpracování polotovaru. Příprava polotovaru, kování a normalizace.

2) Hrubovací pila pro odstranění přebytečného dílu, frézování čelní plochy, vyvrtání středového otvoru a vnějšího kruhu popelářského vozu atd.

(2) Fáze polotovaru

1) Tepelné zpracování před polodokončovacím zpracováním se obecně používá pro ocel 45 k dosažení 220-240HBS.

2) Polodokončovací proces soustružení kuželová plocha (polohovací kuželový otvor) Polodokončovací soustružení čelní plochy vnějšího kruhu a vrtání hlubokých otvorů atd.

(3), dokončovací fáze

1) Tepelné zpracování a místní vysokofrekvenční kalení před dokončením.

2) Všechny druhy hrubého broušení polohovacího kužele, hrubé broušení vnějšího kruhu, frézování perové a drážkové drážky a závitování před dokončením.

3) Dokončení a broušení vnějšího kruhu a vnitřního a vnějšího kuželového povrchu pro zajištění přesnosti nejdůležitějšího povrchu vřetena.

Hřídelové výkovky

Za čtvrté, uspořádání sekvence zpracování a určení procesu

Pro hřídelové výkovky s charakteristikami dutého a vnitřního kužele, při zvažování sledu zpracování hlavních povrchů, jako jsou nosné čepy, obecné čepy a vnitřní kužely, existuje několik následujících možností.

①Hrubé opracování vnějšího povrchu→vrtání hlubokých otvorů→dokončování vnějšího povrchu→hrubování kuželového otvoru→dokončování kuželového otvoru;

②hrubování vnějšího povrchu→vrtání hlubokých otvorů→hrubování kuželových otvorů→dokončování kuželových otvorů→dokončování vnějšího povrchu;

③hrubování vnějšího povrchu→vrtání hlubokých otvorů→hrubování kuželových otvorů→dokončování vnějšího povrchu→dokončování kuželových otvorů.

Pro sekvenci zpracování vřetena soustruhu CA6140 ji lze analyzovat a porovnat takto:

První schéma: Během hrubého obrábění kuželové díry dojde k poškození přesnosti a drsnosti povrchu vnějšího kruhu, protože povrch kruhu, který byl dokončen, je použit jako jemný referenční povrch, takže toto schéma není vhodné.

Druhé řešení: Při dokončování vnějšího povrchu by měla být kuželová zátka znovu vložena, což zničí přesnost kuželového otvoru. Navíc nevyhnutelně dojde k chybám obrábění při zpracování kuželového otvoru (podmínky broušení kuželového otvoru jsou horší než vnější podmínky broušení a chyba kuželové zátky sama o sobě způsobí rozdíl mezi vnější kruhovou plochou a vnitřní hřídel, takže toto schéma by nemělo být přijato.

Třetí řešení: Při dokončování kuželového otvoru, ačkoli povrch vnějšího kruhu, který byl dokončen, musí být použit jako dokončovací referenční povrch; ale protože přídavek na obrábění dokončování kuželové plochy je již malý, brusná síla není velká; současně kužel Dokončení díry je v konečné fázi obrábění hřídele a má malý vliv na přesnost vnější kruhové plochy. Kromě sekvence zpracování tohoto schématu lze střídavě používat vnější kruhovou plochu a zúžený otvor, což může postupně zlepšit souosost. Strávit.

Prostřednictvím tohoto srovnání lze vidět, že sekvence zpracování hřídelových výkovků, jako je vřeteno CA6140, je lepší než třetí možnost.

Prostřednictvím analýzy a srovnání schémat lze vidět, že sekvenční pořadí zpracování každého povrchu výkovku hřídele do značné míry souvisí s převodem nulového bodu polohování. Když jsou vybrány hrubé a jemné počátky pro zpracování součásti, lze zhruba určit sekvenci zpracování. Protože se na začátku každé fáze vždy nejprve zpracuje poziční základna, to znamená, že první proces musí připravit polohovací počátek použitý pro následující proces. Například v procesu vřetena CA6140 je čelní plocha vyfrézována a středová díra je vyražena od začátku. Toto slouží k přípravě polohovacího počátku pro vnější kruh hrubovacího soustružení a soustružení polotovaru; vnější kruh polodokončovacího soustružení připravuje polohovací základ pro obrábění hlubokých děr; vnější kruh polodokončovacího soustružení také připravuje polohovací základ pro obrábění přední a zadní kuželové díry. Naopak přední a zadní kuželové otvory jsou po zasunutí kužele opatřeny horním otvorem a polohovací nula je připravena pro následné polodokončování a dokončování vnějšího kruhu; a polohovací základ pro konečné broušení kuželového otvoru je čep, který byl vybroušen v předchozím procesu. povrch.

Hřídelové výkovky

5. Proces by měl být určen podle pořadí zpracování a měly by být zvládnuty dva principy:

1. Polohovací pomocná rovina v procesu by měla být uspořádána před procesem. Například zpracování hlubokých děr je uspořádáno po hrubém soustružení na vnějším povrchu, aby se získal přesnější čep jako polohovací referenční povrch pro zajištění jednotné tloušťky stěny během zpracování hlubokých děr.

2. Zpracování každého povrchu by mělo být rozděleno na hrubý a jemný, nejprve hrubý a poté jemný, několikrát, aby se postupně zlepšila jeho přesnost a drsnost. Dokončení hlavního povrchu by mělo být uspořádáno na konci.

Aby se zlepšila kovová struktura a výkon zpracování, měl by být proces tepelného zpracování, jako je žíhání, normalizace atd., obecně uspořádán před mechanickým zpracováním.

Aby se zlepšily mechanické vlastnosti hřídelových výkovků a odstranilo se vnitřní pnutí, měl by být proces tepelného zpracování, jako je kalení a temperování, zpracování stárnutím atd., obecně uspořádán po hrubém obrábění a před dokončením.