Спосіб виготовлення та термічна обробка поковок валів

1. Спосіб виготовлення та термічної обробки поковок валів

(1) Матеріал

У цільному дрібносерійному виробництві в поковках чорнових валів часто використовується гарячекатаний прокат.

Для ступінчастих валів з великими перепадами діаметрів, з метою економії матеріалів і зменшення кількості праці на механічну обробку часто застосовують поковки. Ступінчасті вали, що виготовляються невеликими партіями з однієї деталі, як правило, є вільним куванням, а штампування використовується в масовому виробництві.

(2) Термічна обробка

Для сталі 45 після загартування та відпуску (235HBS) локальне високочастотне загартування може зробити локальну твердість HRC62～65, а потім після належної обробки відпуском її можна знизити до необхідної твердості (наприклад, вказано шпиндель CA6140 як HRC52).

9Mn2V, яка являє собою інструментальну сталь із сплавом марганцю і ванадію з вмістом вуглецю близько 0.9%, має кращу прокаливаемость, механічну міцність і твердість, ніж сталь 45. Після належної термічної обробки він відповідає вимогам до точності розмірів і стабільності шпинделів високоточних верстатів. Наприклад, в універсальній циліндричної шліфувальної машини M1432A бабка та шпиндель шліфувального круга використовують цей матеріал.

38CrMoAl, це середньовуглецевий сплав азотована сталь. Оскільки температура азотування на 540-550 ℃ нижча за загальну температуру загартування, деформація менша, а твердість також висока (HRC>65, центральна твердість HRC>28) і відмінна. Тому вал бабки та вал шліфувального круга З цієї сталі виготовляються високоточні напівавтоматичні циліндричні шліфувальні машини MBG1432.

Крім того, для поковок валів із середньою точністю та високою швидкістю в основному використовуються леговані конструкційні сталі, наприклад 40Cr. Після загартування та відпуску та високочастотної загартування цей тип сталі має високі комплексні механічні властивості та може відповідати вимогам використання. Деякі вали також використовують шарикопідшипникову сталь, таку як GCr15, і пружинну сталь, наприклад 66Mn. Після загартування та відпуску та поверхневої загартування ці сталі мають надзвичайно високу зносостійкість та стійкість до втоми. Коли деталі вала повинні працювати в умовах високої швидкості та важких навантажень, можна вибрати низьковуглецеві золотовмісні сталі, такі як 18CrMnTi та 20Mn2B. Ці сталі мають високу поверхневу твердість, ударну в’язкість і міцність серцевини після цементації та загартування, але деформація, викликана термічної обробкою, більша, ніж у 38CrMoAl.

Для шпинделей, які потребують локальної високочастотної загартування, обробку загартування та відпуску слід організувати в попередньому процесі (деякі сталі нормовані). Якщо поле заготовки велике (наприклад, поковки), загартування та відпуск слід проводити після грубого точення. Перед фінішним обточуванням, щоб внутрішнє напруження, викликане грубим точенням, можна було усунути під час гартування та відпуску; коли запас заготовки невеликий (наприклад, заготовка прутків), загартування та відпуск можна проводити перед чорновим точенням (еквівалентно напівчистовому точенню поковок). Обробка високочастотним загартуванням зазвичай проводиться після напівчистового точення. Оскільки шпиндель потрібно загартовувати лише локально, існують певні вимоги до точності, і жодна обробка деталей, що загартовуються, як-от нарізання різьблення, фрезерування шпонкових пазів та інші процеси, організовуються при місцевій загартуванні та чорновій обробці. Після подрібнення. Для високоточних шпинделів після локального загартування та грубого шліфування необхідна обробка низькотемпературним старінням, щоб металографічна структура та напружений стан шпинделя залишалися стабільними.

Кування валів

По-друге, вибір точки розташування

Для поковок із суцільним валом тонка базова поверхня є центральним отвором, який задовольняє збіг базових даних і однорідність базових даних. Для порожнистих шпинделей, таких як CA6140A, на додаток до центрального отвору є зовнішня окружна поверхня цапфи, і обидва використовуються по черзі, слугуючи опорними один для одного.

По-третє, поділ етапів обробки

Кожен процес механічної обробки та процес термічної обробки в процесі обробки шпинделя призведе до помилок обробки та напружень різного ступеня, тому етапи обробки необхідно розділити. Обробка шпинделя в основному поділяється на наступні три етапи.

(1) Етап грубої обробки

1) Бланкова обробка. Заготовка, кування та нормалізація.

2) Пила для грубої обробки для видалення зайвої частини, фрезерування торця, свердління центрального отвору та зовнішнього кола зливного автомобіля тощо.

(2) Стадія напівфінішної обробки

1) Термообробка перед напівфінішною обробкою зазвичай використовується для сталі 45 для досягнення 220-240HBS.

2) Напівчистова обробка конусної поверхні процесу (позиціонування конусного отвору), напівчистова обточування зовнішнього кола та свердління глибокого отвору тощо.

(3), фінішний етап

1) Термообробка та локальне високочастотне гартування перед фінішною обробкою.

2) Усі види грубого шліфування позиціонного конуса, грубого шліфування зовнішнього кола, фрезерування шпонкових і шліцевих канавок, а також нарізання різьблення перед фінішною обробкою.

3) Обробка та шліфування зовнішнього кола та внутрішньої та зовнішньої поверхонь конуса для забезпечення точності найважливішої поверхні шпинделя.

Кування валів

По-четверте, влаштування послідовності обробки та визначення процесу

Для поковок валів із характеристиками порожнистого та внутрішнього конуса, якщо розглядати послідовність обробки основних поверхонь, таких як опорні шийки, загальні цапфи та внутрішні конуси, є кілька наступних варіантів.

①Чорнова обробка зовнішньої поверхні→свердління глибоких отворів→чистова обробка зовнішньої поверхні→чернова обробка конусного отвору→чиста конусного отвору;

②Чорнова обробка зовнішньої поверхні→ свердління глибоких отворів→ чорнова обробка конічних отворів→ обробка конічних отворів→ обробка зовнішньої поверхні;

③Чорнова обробка зовнішньої поверхні→свердління глибоких отворів→чернова обробка конусних отворів→обробка зовнішньої поверхні→чистова обробка конічних отворів.

Для послідовності обробки шпинделя токарного верстата CA6140 її можна проаналізувати та порівняти таким чином:

Перша схема: під час грубої обробки конічного отвору точність і шорсткість зовнішньої окружної поверхні будуть пошкоджені, оскільки оброблена поверхня позакругової форми використовується як тонка контрольна поверхня, тому ця схема не підходить.

Друге рішення: під час обробки зовнішньої поверхні конусну заглушку слід вставити знову, що зруйнує точність конусного отвору. Крім того, неминуче виникнуть помилки обробки при обробці конусного отвору (умови шліфування конусного отвору гірші, ніж умови зовнішнього шліфування, а сама помилка конусної пробки спричинить різницю між зовнішньою круглою поверхнею та внутрішньою вал, тому цю схему приймати не слід.

Третє рішення: в обробці конусного отвору, хоча поверхня зовнішнього кола, яка була оброблена, повинна використовуватися як фінішна опорна поверхня; але оскільки припуск на фінішну обробку конусної поверхні вже малий, сила шліфування не велика; в той же час, конус Обробка отвору знаходиться на завершальній стадії обробки валу і мало впливає на точність зовнішньої круглої поверхні. На додаток до послідовності обробки цієї схеми, зовнішня кругла поверхня та конічний отвір можна використовувати по черзі, що може поступово покращувати коаксіальність. Витрачати.

Завдяки цьому порівнянню можна побачити, що послідовність обробки поковок валів, таких як шпиндель CA6140, краща, ніж третій варіант.

Завдяки аналізу та порівнянню схем можна побачити, що послідовний порядок обробки кожної поверхні ковки валу значною мірою пов’язаний з перетворенням опорної точки позиціонування. Коли вибрані грубі та точні опорні точки для обробки деталей, послідовність обробки можна приблизно визначити. Оскільки базова поверхня позиціонування завжди обробляється першою на початку кожного етапу, тобто перший процес повинен підготувати базову позицію, що використовується для наступного процесу. Наприклад, у процесі роботи шпинделя CA6140 торець фрезерується, а центральний отвір пробивається з початку. Це необхідно для підготовки базової точки позиціонування для зовнішнього кола чорнового та напівчистового точення; зовнішнє коло напівчистового точення готує позиційну базу для обробки глибоких отворів; зовнішнє коло напівчистового точення також готує базову позицію для обробки переднього та заднього конічних отворів. Навпаки, передні та задні конічні отвори оснащені верхнім отвором після забивання конуса, а базова точка позиціонування готується для подальшої напівфінішної обробки та обробки зовнішнього кола; а базовою точкою позиціонування для остаточного шліфування конусного отвору є цапфа, яка була шліфована під час попереднього процесу. поверхню.

Кування валів

5. Процес повинен бути визначений відповідно до послідовності обробки, і слід засвоїти два принципи:

1. Базову площину позиціонування в процесі слід влаштувати перед процесом. Наприклад, обробка глибоких отворів організовується після грубого обточування зовнішньої поверхні, щоб мати більш точну цапфу як опорну поверхню позиціонування, щоб забезпечити рівномірну товщину стінки під час обробки глибоких отворів.

2. Обробку кожної поверхні слід розділяти на грубу і тонку, спочатку шорстку, а потім тонку, кілька разів, щоб поступово покращувати її точність і шорсткість. Оздоблення основної поверхні слід влаштувати в кінці.

Щоб покращити структуру металу та ефективність обробки, процес термічної обробки, такий як відпал, нормалізація тощо, зазвичай слід організовувати перед механічною обробкою.

Щоб покращити механічні властивості поковок валів та усунути внутрішні напруження, процес термічної обробки, такий як загартування та відпуск, обробка старінням тощо, зазвичай слід організовувати після грубої обробки та перед чистовою обробкою.