샤프트 단조품의 제조 방법 및 열처리

1. 샤프트 단조품의 제조방법 및 열처리

(1) 재료

단일 부품 소량 생산에서 거친 샤프트 단조품은 종종 열간 압연 봉재를 사용합니다.

직경차가 큰 단차축은 재료절약과 가공노력을 줄이기 위해 단조품을 많이 사용합니다. 낱개로 소량 생산되는 단조 샤프트는 일반적으로 자유 단조이며, 대량 생산에는 다이 단조가 사용됩니다.

(2) 열처리

45 강철의 경우 담금질 및 템퍼링(235HBS) 후 국부 고주파 담금질로 국부 경도가 HRC62~65에 도달한 다음 적절한 템퍼링 처리 후에 필요한 경도로 감소될 수 있습니다(예: CA6140 스핀들이 지정됨 HRC52) .

탄소 함량이 약 9%인 망간-바나듐 합금 공구강인 2Mn0.9V는 45강보다 경화성, 기계적 강도 및 경도가 우수합니다. 적절한 열처리 후 고정밀 공작 기계 스핀들의 치수 정확도 및 안정성 요구 사항에 적합합니다. 예를 들어, 범용 원통형 그라인더 M1432A 주축대 및 연삭 휠 스핀들이 이 재료를 사용합니다.

38CrMoAl, 이것은 중간 탄소 합금 질화 강입니다. 질화온도는 일반 담금질 온도보다 540~550℃ 낮기 때문에 변형이 적고 경도도 높으며(HRC>65, 중심경도 HRC>28) 우수하므로 주축대축과 연삭휠축 고정밀 반자동 원통형 그라인더 MBG1432는 이러한 종류의 강철로 만들어집니다.

또한 중정밀 및 고속의 샤프트 단조품에는 40Cr과 같은 합금 구조용 강이 주로 사용됩니다. 담금질 및 템퍼링 및 고주파 담금질 후이 유형의 강철은 종합적인 기계적 특성이 높고 사용 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 일부 샤프트는 GCr15와 같은 볼 베어링 강과 66Mn과 같은 스프링 강도 사용합니다. 담금질 및 템퍼링 및 표면 담금질 후 이 강은 내마모성과 피로 저항이 매우 높습니다. 샤프트 부품이 고속 및 고하중 조건에서 작업해야 하는 경우 18CrMnTi 및 20Mn2B와 같은 저탄소 금 함유 강을 선택할 수 있습니다. 침탄 및 담금질 후 표면경도, 충격인성, 심재강도가 높으나 열처리에 의한 변형이 38CrMoAl보다 크다.

국부 고주파 담금질을 필요로 하는 스핀들의 경우 담금질 및 템퍼링 처리는 이전 공정에서 배열되어야 합니다(일부 강은 정규화됨). 블랭크 여백이 큰 경우(예: 단조), 담금질 및 템퍼링은 황삭 선삭 후에 배치해야 합니다. 선삭을 끝내기 전에 담금질 및 템퍼링 중에 거친 선삭으로 인한 내부 응력을 제거할 수 있습니다. 빈 여백이 작은 경우(예: 봉재) 황삭 선삭 전에 담금질 및 템퍼링을 수행할 수 있습니다(단조품의 반정삭 선삭과 동일). 고주파 담금질 처리는 일반적으로 반정삭 선삭 후에 배치됩니다. 스핀들은 국부적으로만 경화되면 되기 때문에 정확도에 대한 특정 요구 사항이 있으며 나사산, 키홈 밀링 및 기타 공정과 같은 경화 부품 처리가 국부 담금질 및 황삭으로 배열되지 않습니다. 연삭 후. 고정밀 스핀들의 경우 스핀들의 금속 조직 및 응력 상태가 안정적으로 유지되도록 국부 담금질 및 황삭 연삭 후 저온 시효 처리가 필요합니다.

샤프트 단조

둘째, 포지셔닝 데이텀의 선택

솔리드 샤프트 단조품의 경우 미세 데이텀 표면은 데이텀 일치와 데이텀 균일성을 만족시키는 중심 구멍입니다. CA6140A와 같은 중공 스핀들의 경우 센터 홀 외에 저널의 바깥쪽 원 면이 존재하며 두 개가 교대로 사용되어 서로의 데이텀 역할을 합니다.

셋, 처리 단계의 분할

스핀들 가공 공정의 각 가공 공정과 열처리 공정은 가공 오차와 응력을 다양한 정도로 발생시키므로 가공 단계를 나누어야 합니다. 스핀들 가공은 기본적으로 다음 세 단계로 나뉩니다.

(1) 황삭 가공 단계

1) 공백 처리. 블랭크 준비, 단조 및 정규화.

2) 여분의 부품을 제거하기 위한 거친 가공 톱, 끝면 밀링, 폐차의 중심 구멍 및 외부 원 드릴링 등

(2) 반제품 단계

1) 45-220HBS를 달성하기 위해 일반적으로 240강에 반제품 가공 전 열처리를 사용합니다.

2) 중가공 선삭 가공 테이퍼면(테이퍼 홀 위치결정) 중가공 선삭 외원 단면 및 심공 드릴링 등

(3), 마무리 단계

1) 마무리 전 열처리 및 국부 고주파 담금질.

2) 포지셔닝 콘의 모든 종류의 거친 연삭, 외부 원의 거친 연삭, 키 홈 및 스플라인 홈의 밀링 및 마무리하기 전에 스레딩.

3) 스핀들의 가장 중요한 표면의 정확성을 보장하기 위해 외부 원과 내부 및 외부 원추 표면을 마무리 및 연삭합니다.

샤프트 단조

넷째, 처리 순서의 배열 및 처리의 결정

중공 및 내부 콘 특성을 가진 샤프트 단조품의 경우 지지 저널, 일반 저널 및 내부 콘과 같은 주면의 가공 순서를 고려할 때 다음과 같은 몇 가지 옵션이 있습니다.

①외면의 황삭 가공 → 깊은 구멍 드릴링 → 외부 표면 마무리 → 테이퍼 구멍 황삭 → 테이퍼 구멍 마무리;

② 외부 표면 황삭 → 드릴링 깊은 구멍 → 테이퍼 구멍 황삭 → 테이퍼 구멍 마무리 → 외부 표면 마무리;

③외면 황삭→심공 드릴링→테이퍼 홀 황삭→외면 마무리→테이퍼 홀 마무리.

CA6140 선반 스핀들의 처리 순서에 대해 다음과 같이 분석하고 비교할 수 있습니다.

첫 번째 방식: 테이퍼 홀의 황삭 가공 시 마무리 가공된 외원면을 미세 기준면으로 사용하기 때문에 외부 원 표면의 정밀도와 거칠기가 손상되므로 이 방식은 적합하지 않습니다.

두 번째 해결책: 외부 표면을 마무리할 때 테이퍼 플러그를 다시 삽입해야 테이퍼 구멍의 정확도가 손상됩니다. 또한 테이퍼 홀 가공시 불가피하게 가공 오차가 발생합니다(테이퍼 홀의 연삭 조건은 외부 연삭 조건보다 나쁩니다. 테이퍼 플러그 자체의 오차로 인해 외부 원형 표면과 내부 사이의 차이가 발생합니다. 원뿔 표면 샤프트이므로 이 방식을 채택해서는 안 됩니다.

세 번째 해결책: 테이퍼 구멍의 마무리에서 마무리된 외부 원의 표면이 마무리 기준 표면으로 사용되어야 하지만; 그러나 테이퍼 표면의 마무리 가공 여유가 이미 작기 때문에 연삭력은 크지 않습니다. 동시에 구멍의 테이퍼 마무리는 샤프트 가공의 마지막 단계이며 외부 원형 표면의 정확도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 이 방식의 처리 순서 외에도 외부 원형 표면과 테이퍼 구멍을 교대로 사용할 수 있으므로 점차적으로 동축성을 향상시킬 수 있습니다. 보내다.

이 비교를 통해 CA6140 스핀들과 같은 샤프트 단조품의 가공 순서가 세 번째 옵션보다 우수함을 알 수 있습니다.

기법의 분석과 비교를 통해 샤프트 단조의 각 면의 순차적인 처리 순서는 위치결정 기준의 변환과 크게 관련되어 있음을 알 수 있다. 부품 가공을 위한 거칠고 미세한 데이텀을 선택하면 가공 순서를 대략적으로 결정할 수 있습니다. 포지셔닝 데이텀 면은 항상 각 단계의 시작에서 먼저 처리되기 때문에 첫 번째 프로세스는 다음 프로세스에 사용할 포지셔닝 데이텀을 준비해야 합니다. 예를 들어 CA6140 스핀들의 프로세스에서 끝면이 밀링되고 처음부터 중심 구멍이 펀칭됩니다. 이것은 황삭 선삭 및 중정삭 선삭의 외부 원에 대한 위치 결정 데이텀을 준비하기 위한 것입니다. 반정삭 선삭의 외부 원은 깊은 구멍 가공을 위한 포지셔닝 데이텀을 준비합니다. 반 정삭 선삭의 외부 원은 또한 전면 및 후면 테이퍼 홀 가공을 위한 위치 지정 데이텀을 준비합니다. 반대로, 전면 및 후면 테이퍼 구멍에는 테이퍼 플러깅 후 상단 구멍이 장착되고 위치 데이텀은 외부 원의 후속 반 정삭 및 정삭을 위해 준비됩니다. 테이퍼 구멍의 최종 연삭을 위한 위치 지정 데이텀은 이전 프로세스에서 연삭된 저널입니다. 표면.