軸類鍛件的製造方法及熱處理

一、軸類鍛件的製造方法及熱處理

（1）材質

在單件小批量生產中，粗軸鍛件常使用熱軋棒材。

對於直徑差較大的階梯軸，為了節省材料，減少機械加工的勞動量，常採用鍛件。單件小批量生產的階梯軸一般採用自由鍛，大批量生產採用模鍛。

（2）熱處理

對於45鋼，在調質（235HBS）後，局部高頻淬火可使局部硬度達到HRC62～65，再經過適當的回火處理，可以降低到所需的硬度（例如CA6140主軸指定作為 HRC52) 。

9Mn2V是一種含碳量約為0.9%的錳釩合金工具鋼，具有比45鋼更好的淬透性、機械強度和硬度。經過適當的熱處理，適用於高精度機床主軸的尺寸精度和穩定性要求。例如萬能外圓磨床M1432A主軸箱和砂輪主軸就使用這種材料。

38CrMoAl，這是一種中碳合金氮化鋼。由於滲氮溫度比一般淬火溫度低540-550℃，變形更小，硬度也高（HRC>65，中心硬度HRC>28），性能優良。高精度半自動外圓磨床MBG1432就是用這種鋼製造的。

此外，對於中精度和高速的軸類鍛件，多采用40Cr等合金結構鋼。該類鋼經過調質和高頻淬火，綜合力學性能高，能滿足使用要求。有的軸還使用GCr15等滾珠軸承鋼和66Mn等彈簧鋼。這些鋼經過調質和表面淬火後，具有極高的耐磨性和抗疲勞性。當要求軸類零件在高速重載條件下工作時，可選擇18CrMnTi、20Mn2B等低碳含金鋼。這些鋼在滲碳淬火後具有較高的表面硬度、衝擊韌性和芯部強度，但熱處理引起的變形大於38CrMoAl。

對於需要局部高頻淬火的主軸，應在前道工序中安排調質處理（部分鋼種進行正火處理）。當毛坯餘量較大時（如鍛件），應在粗車後進行調質處理。精車前，使調質時能消除粗車造成的內應力；當毛坯餘量較小時（如棒料），可在粗車前進行調質處理（相當於鍛件的半精車）。高頻淬火處理一般置於半精車削後。由於主軸只需進行局部淬火，因此對精度有一定要求，沒有淬火的零件加工，如螺紋、鍵槽銑等工序，都安排在局部淬火和粗加工中。研磨後。對於高精度主軸，在局部淬火和粗磨後需要進行低溫時效處理，使主軸的金相組織和應力狀態保持穩定。

軸鍛件

二、定位基準的選擇

對於實心軸類鍛件，以精細的基準面為中心孔，滿足基準重合和基準均勻性。對於像CA6140A這樣的空心主軸，除了中心孔外，軸頸還有一個外圓面，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個加工工序和熱處理工序都會不同程度地產生加工誤差和應力，因此必須對加工階段進行劃分。主軸加工基本分為以下三個階段。

(1) 粗加工階段

1）毛坯加工。毛坯準備、鍛造和正火。

2）粗加工鋸去除多餘部分，銑端面，鑽中心孔和廢車外圓等。

(2) 半精加工階段

1）半精加工前的熱處理一般用於45鋼，達到220-240HBS。

2）半精車加工錐面（定位錐孔）半精車外圓端面及深孔鑽等。

(3)、整理階段

1）精加工前熱處理和局部高頻淬火。

2）各種定位錐面粗磨、外圓粗磨、鍵槽、花鍵槽銑削、精加工前的螺紋加工。

3）精磨外圓和內外錐面，保證主軸最重要表面的精度。

軸鍛件

四、加工順序的安排和工藝的確定

對於具有空心和內錐特徵的軸類鍛件，在考慮支撐軸頸、通用軸頸和內錐等主表面的加工順序時，有以下幾種選擇。

①外表面粗加工→鑽深孔→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工；

②外表面粗加工→鑽深孔→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工；

③外表面粗加工→鑽深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。

對於CA6140車床主軸的加工順序，可以這樣分析比較：

第一種方案：圓錐孔粗加工時，外圓表面的精度和粗糙度會受到損害，因為已經精加工的外圓表面作為精加工參考面，所以這種方案不適合。

第二種解決方法：在精加工外表面時，要重新插入錐塞，這樣會破壞錐孔的精度。另外，加工錐孔時難免會出現加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差，錐塞本身的誤差會造成外圓面和內圓面的差異）錐面. 軸，所以不宜採用這種方案。

第三種解決方案：在精加工錐孔時，雖然必須以已經精加工的外圓表面作為精加工基準面；但由於錐面精加工的加工餘量已經很小，磨削力不大；同時，錐度孔的精加工處於軸加工的最後階段，對外圓表面的精度影響不大。除了本方案的加工順序外，外圓面和錐孔交替使用，可以逐步提高同軸度。花費。

通過本次對比可以看出，CA6140主軸等軸類鍛件的加工順序優於第三種方案。

通過方案分析比較可以看出，軸類鍛件各表面的加工順序與定位基準的轉換有很大關係。當選擇了零件加工的粗基準和精基準時，可以粗略地確定加工順序。因為定位基準面總是在每個階段開始的時候先加工，即第一道工序必須準備好用於後續工序的定位基準面。比如CA6140主軸的加工過程中，端面是銑削的，中心孔是從頭開始衝的。這是為粗車和半精車外圓準備定位基準；半精車外圓為深孔加工準備定位基準；半精車外圓也為前後錐孔加工準備定位基準。反之，前後錐孔配錐堵後的頂孔，為後續外圓的半精加工和精加工準備定位基準；錐孔最終磨削的定位基準為前道工序磨削過的軸頸。表面。