Metoda wytwarzania i obróbka cieplna odkuwek wałów

1. Metoda wytwarzania i obróbka cieplna odkuwek wałów

(1) Materiał

W jednoczęściowej produkcji małoseryjnej w surowych odkuwkach wałowych często wykorzystuje się pręty walcowane na gorąco.

W przypadku wałów stopniowanych o dużych różnicach średnic, w celu zaoszczędzenia materiałów i zmniejszenia nakładu pracy przy obróbce skrawaniem, często stosuje się odkuwki. Wały schodkowe produkowane w małych partiach z jednego kawałka są generalnie kuciem swobodnym, a kucie matrycowe jest stosowane w produkcji masowej.

(2) Obróbka cieplna

W przypadku stali 45, po hartowaniu i odpuszczaniu (235HBS), miejscowe hartowanie wysokiej częstotliwości może doprowadzić do lokalnej twardości HRC62～65, a następnie po odpowiedniej obróbce odpuszczającej można ją zredukować do wymaganej twardości (np. podano wrzeciono CA6140 jak HRC52).

9Mn2V, czyli stal narzędziowa ze stopu manganowo-wanadowego o zawartości węgla około 0.9%, ma lepszą hartowność, wytrzymałość mechaniczną i twardość niż stal 45. Po odpowiedniej obróbce cieplnej nadaje się do spełnienia wymagań dotyczących dokładności wymiarowej i stabilności precyzyjnych wrzecion obrabiarek. Na przykład, uniwersalny wrzeciennik szlifierki cylindrycznej M1432A i wrzeciono ściernicy wykorzystują ten materiał.

38CrMoAl, jest to średniowęglowa stal azotowana stopowa. Ponieważ temperatura azotowania jest o 540-550 ℃ niższa niż ogólna temperatura hartowania, odkształcenie jest mniejsze, a twardość jest również wysoka (HRC> 65, twardość środkowa HRC> 28) i doskonała. Dlatego też wał wrzeciennika i wał ściernicy precyzyjne półautomatyczne szlifierki do wałków MBG1432 wykonane są z tego rodzaju stali.

Ponadto na odkuwki wałów o średniej precyzji i dużej prędkości stosuje się najczęściej konstrukcyjne stale stopowe, takie jak 40Cr. Po hartowaniu i odpuszczaniu oraz wysokiej częstotliwości hartowania ten rodzaj stali posiada wysokie wszechstronne właściwości mechaniczne i może spełniać wymagania użytkowe. Niektóre wały wykorzystują również stal łożyskową, taką jak GCr15 i stal sprężynową, taką jak 66Mn. Po hartowaniu i odpuszczaniu oraz hartowaniu powierzchni stale te charakteryzują się wyjątkowo wysoką odpornością na ścieranie i zmęczenie. Gdy części wału mają pracować w warunkach dużych prędkości i dużych obciążeń, można wybrać stale niskowęglowe zawierające złoto, takie jak 18CrMnTi i 20Mn2B. Stale te mają wysoką twardość powierzchniową, udarność i wytrzymałość rdzenia po nawęglaniu i hartowaniu, ale odkształcenie spowodowane obróbką cieplną jest większe niż w przypadku 38CrMoAl.

W przypadku wrzecion, które wymagają miejscowego hartowania wysokiej częstotliwości, obróbka hartowania i odpuszczania powinna być przeprowadzona w poprzednim procesie (niektóre stale są znormalizowane). W przypadku dużego marginesu półwyrobu (np. odkuwki) hartowanie i odpuszczanie należy przeprowadzić po toczeniu zgrubnym. Przed toczeniem wykańczającym, aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne spowodowane toczeniem zgrubnym podczas hartowania i odpuszczania; gdy margines półwyrobu jest mały (np. półfabrykaty), hartowanie i odpuszczanie można przeprowadzić przed toczeniem zgrubnym (odpowiednik toczenia półwykańczającego odkuwek). Obróbkę hartowania wysokiej częstotliwości przeprowadza się zwykle po toczeniu półwykańczającym. Ponieważ wrzeciono wymaga tylko lokalnego hartowania, istnieją pewne wymagania dotyczące dokładności i nie stosuje się obróbki części do hartowania, takiej jak gwintowanie, frezowanie rowków klinowych i inne procesy, w przypadku lokalnego hartowania i obróbki zgrubnej. Po zmieleniu. W przypadku wrzecion o wysokiej precyzji po hartowaniu miejscowym i szlifowaniu zgrubnym wymagana jest obróbka starzeniowa w niskich temperaturach, aby struktura metalograficzna i stan naprężenia wrzeciona pozostały stabilne.

Odkuwki wałów

Po drugie, wybór punktu odniesienia pozycjonowania

W przypadku odkuwek z pełnego wałka drobną powierzchnią odniesienia jest otwór środkowy, który zapewnia zgodność i jednorodność odniesienia. W przypadku wydrążonych wrzecion, takich jak CA6140A, oprócz otworu środkowego, istnieje zewnętrzna okrągła powierzchnia czopu i obie są używane naprzemiennie, służąc jako punkt odniesienia dla siebie.

Po trzecie, podział etapów przetwarzania

Każdy proces obróbki i obróbki cieplnej w procesie obróbki wrzeciona będzie powodować błędy obróbki i naprężenia w różnym stopniu, dlatego fazy obróbki muszą być podzielone. Obróbka wrzeciona dzieli się zasadniczo na trzy etapy.

(1) Etap obróbki zgrubnej

1) Przetwarzanie puste. Przygotowanie półfabrykatu, kucie i normalizacja.

2) Piła do obróbki zgrubnej do usunięcia nadmiaru części, frezowania czoła, wiercenia otworu środkowego i zewnętrznego okręgu śmieciarki itp.

(2) Etap półwykończeniowy

1) Obróbka cieplna przed obróbką półwykańczającą jest zwykle stosowana dla stali 45 w celu uzyskania 220-240HBS.

2) Półwykańczająca powierzchnia stożka procesu toczenia (pozycjonujący otwór stożkowy) półwykańczająca powierzchnia końcowa zewnętrznego okręgu i wiercenie głębokich otworów itp.

(3), etap końcowy

1) Obróbka cieplna i lokalne hartowanie wysokiej częstotliwości przed wykończeniem.

2) Wszelkiego rodzaju zgrubne szlifowanie stożka pozycjonującego, zgrubne szlifowanie zewnętrznego okręgu, frezowanie rowka klinowego i rowka wielowypustowego oraz gwintowanie przed wykończeniem.

3) Wykańczanie i szlifowanie zewnętrznego okręgu oraz wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni stożka, aby zapewnić dokładność najważniejszej powierzchni wrzeciona.

Odkuwki wałów

Po czwarte, uporządkowanie sekwencji przetwarzania i określenie procesu

W przypadku odkuwek wałów o charakterystyce wydrążonego i wewnętrznego stożka, biorąc pod uwagę kolejność obróbki głównych powierzchni, takich jak czopy podpierające, czopy ogólne i stożki wewnętrzne, istnieje kilka następujących opcji.

① Obróbka zgrubna powierzchni zewnętrznej → wiercenie głębokich otworów → wykańczanie powierzchni zewnętrznej → obróbka zgrubna otworu stożkowego → wykańczanie otworu stożkowego;

② Obróbka zgrubna powierzchni zewnętrznej → wiercenie głębokiego otworu → obróbka zgrubna otworu stożkowego → wykończenie otworu stożkowego → wykończenie powierzchni zewnętrznej;

③ Obróbka zgrubna powierzchni zewnętrznej → wiercenie głębokiego otworu → obróbka zgrubna otworu stożkowego → wykończenie powierzchni zewnętrznej → wykończenie otworu stożkowego.

W przypadku sekwencji obróbki wrzeciona tokarki CA6140 można ją analizować i porównywać w następujący sposób:

Pierwszy schemat: Podczas zgrubnej obróbki stożkowego otworu dokładność i chropowatość zewnętrznej powierzchni koła zostaną uszkodzone, ponieważ powierzchnia excircle, która została wykończona, jest używana jako dokładna powierzchnia odniesienia, więc ten schemat nie jest odpowiedni.

Drugie rozwiązanie: Podczas wykańczania powierzchni zewnętrznej należy ponownie włożyć korek stożkowy, co zniszczy dokładność otworu stożkowego. Ponadto nieuchronnie wystąpią błędy obróbkowe podczas obróbki otworu stożkowego (warunki szlifowania otworu stożkowego są gorsze niż warunki szlifowania zewnętrznego, a sam błąd zatyczki stożkowej spowoduje różnicę między zewnętrzną powierzchnią kołową a wewnętrzną powierzchnia stożka Wał, więc ten schemat nie powinien być przyjmowany.

Trzecie rozwiązanie: przy wykańczaniu otworu stożkowego, chociaż powierzchnia zewnętrznego okręgu, która została wykończona, musi być użyta jako wykańczająca powierzchnia odniesienia; ale ponieważ naddatek na obróbkę wykańczającą powierzchni stożka jest już mały, siła szlifowania nie jest duża; jednocześnie stożek Wykańczanie otworu jest w końcowej fazie obróbki wału i ma niewielki wpływ na dokładność zewnętrznej powierzchni kołowej. Oprócz sekwencji przetwarzania tego schematu, zewnętrzna okrągła powierzchnia i zwężający się otwór mogą być używane naprzemiennie, co może stopniowo poprawiać współosiowość. Wydać.

Dzięki temu porównaniu można zauważyć, że kolejność obróbki odkuwek wałów, takich jak wrzeciono CA6140, jest lepsza niż trzecia opcja.

Poprzez analizę i porównanie schematów można zauważyć, że sekwencyjna kolejność obróbki każdej powierzchni odkuwki wału jest w dużej mierze związana z konwersją punktu odniesienia pozycjonowania. Po wybraniu zgrubnych i dokładnych punktów odniesienia dla obróbki części można z grubsza określić kolejność obróbki. Ponieważ powierzchnia odniesienia pozycjonowania jest zawsze przetwarzana jako pierwsza na początku każdego etapu, to znaczy, że pierwszy proces musi przygotować punkt odniesienia pozycjonowania używany do następnego procesu. Na przykład w procesie wrzeciona CA6140 powierzchnia czołowa jest frezowana, a otwór środkowy jest wycinany od początku. Ma to na celu przygotowanie punktu odniesienia pozycjonowania dla zewnętrznego okręgu toczenia zgrubnego i toczenia półwykańczającego; zewnętrzny okrąg toczenia półwykańczającego przygotowuje punkt odniesienia pozycjonowania do obróbki głębokich otworów; zewnętrzny okrąg toczenia półwykańczającego przygotowuje również punkt odniesienia pozycjonowania do obróbki przedniego i tylnego otworu stożkowego. Odwrotnie, przednie i tylne otwory stożkowe są wyposażone w górny otwór po zaślepieniu stożka, a punkt odniesienia pozycjonowania jest przygotowywany do późniejszej półwykańczania i wykańczania zewnętrznego okręgu; a punktem odniesienia pozycjonowania dla końcowego szlifowania otworu stożkowego jest czop, który został oszlifowany w poprzednim procesie. powierzchnia.

Odkuwki wałów

5. Proces powinien być określony zgodnie z kolejnością przetwarzania i należy opanować dwie zasady:

1. Płaszczyzna odniesienia pozycjonowania w procesie powinna być ustawiona przed procesem. Na przykład obróbkę głębokich otworów przeprowadza się po zgrubnym toczeniu powierzchni zewnętrznej, aby uzyskać dokładniejszy czop jako powierzchnię odniesienia pozycjonowania, aby zapewnić jednolitą grubość ścianki podczas obróbki głębokich otworów.

2. Obróbkę każdej powierzchni należy rozdzielić na chropowatą i drobną, najpierw chropowatą, a następnie drobną, wielokrotnie, aby stopniowo poprawiać jej dokładność i chropowatość. Wykończenie głównej powierzchni powinno być wykonane na końcu.

Aby poprawić strukturę metalu i wydajność przetwarzania, proces obróbki cieplnej, taki jak wyżarzanie, normalizowanie itp., powinien być generalnie zorganizowany przed obróbką mechaniczną.

W celu polepszenia właściwości mechanicznych odkuwek wałów i wyeliminowania naprężeń wewnętrznych, proces obróbki cieplnej, takiej jak hartowanie i odpuszczanie, obróbka starzeniowa itp., powinien być na ogół przeprowadzany po obróbce zgrubnej i przed wykończeniem.