Phương pháp sản xuất và xử lý nhiệt rèn trục

1. Manufacturing method and heat treatment of shaft forgings

(1) Chất liệu

In single-piece small batch production, the rough shaft forgings often use hot-rolled bar stock.

Đối với trục bậc có đường kính chênh lệch lớn, để tiết kiệm vật liệu và giảm lượng nhân công gia công, người ta thường sử dụng phương pháp rèn. Trục bậc được sản xuất theo từng lô nhỏ của một mảnh thường là rèn tự do và rèn khuôn được sử dụng trong sản xuất hàng loạt.

(2) Xử lý nhiệt

Đối với thép 45, sau khi tôi luyện và tôi luyện (235HBS), tôi luyện tần số cao cục bộ có thể làm cho độ cứng cục bộ đạt đến HRC62 ～ 65, và sau đó sau khi xử lý tôi luyện thích hợp, nó có thể được giảm xuống độ cứng cần thiết (ví dụ: trục chính CA6140 được chỉ định như HRC52).

9Mn2V, which is a manganese-vanadium alloy tool steel with a carbon content of about 0.9%, has better hardenability, mechanical strength and hardness than 45 steel. After proper heat treatment, it is suitable for the dimensional accuracy and stability requirements of high-precision machine tool spindles. For example, the universal cylindrical grinder M1432A headstock and grinding wheel spindle use this material.

38CrMoAl, đây là một loại thép nitrit hợp kim cacbon trung bình. Bởi vì nhiệt độ thấm nitơ thấp hơn nhiệt độ dập tắt chung từ 540-550 ℃, độ biến dạng nhỏ hơn và độ cứng cũng cao (HRC> 65, độ cứng trung tâm HRC> 28) và tuyệt vời. Do đó, trục đầu kẹp và trục bánh mài của Máy mài hình trụ bán tự động có độ chính xác cao MBG1432 được làm bằng loại thép này.

Ngoài ra, để rèn trục với độ chính xác trung bình và tốc độ cao, các loại thép kết cấu hợp kim như 40Cr hầu hết được sử dụng. Sau khi tôi và tôi luyện và tôi ở tần số cao, loại thép này có tính chất cơ học toàn diện cao và có thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng. Một số trục cũng sử dụng thép ổ bi như GCr15 và thép lò xo như 66Mn. Sau khi tôi và tôi luyện và làm nguội bề mặt, những loại thép này có khả năng chống mài mòn và chống mỏi rất cao. Khi các bộ phận trục được yêu cầu làm việc trong điều kiện tốc độ cao và tải nặng, có thể chọn thép chứa vàng cacbon thấp như 18CrMnTi và 20Mn2B. Những loại thép này có độ cứng bề mặt cao, độ dai va đập và độ bền của lõi sau khi thấm cacbon và làm nguội, nhưng Biến dạng do xử lý nhiệt lớn hơn 38CrMoAl.

For spindles that require local high-frequency quenching, the quenching and tempering treatment should be arranged in the previous process (some steels are normalized). When the blank margin is large (such as forgings), the quenching and tempering should be placed after the rough turning. Before finishing turning, so that the internal stress caused by rough turning can be eliminated during quenching and tempering; when the blank margin is small (such as bar stock), quenching and tempering can be carried out before rough turning (equivalent to semi-finishing turning of forgings). High-frequency quenching treatment is generally placed after semi-finishing turning. Since the spindle only needs to be hardened locally, there are certain requirements for accuracy and no hardening part processing, such as threading, keyway milling and other processes, are arranged in local quenching and roughing. After grinding. For high-precision spindles, low-temperature aging treatment is required after local quenching and rough grinding, so that the metallographic structure and stress state of the spindle remain stable.

Rèn trục

Second, the choice of positioning datum

Đối với rèn trục đặc, bề mặt dữ liệu tốt là lỗ trung tâm, đáp ứng sự trùng khớp của khối lượng và độ đồng nhất của khối lượng dữ liệu. Đối với trục chính rỗng như CA6140A, ngoài lỗ tâm còn có bề mặt hình tròn bên ngoài của nhật ký và hai trục này được sử dụng xen kẽ, làm mốc cho nhau.

Three, the division of processing stages

Each machining process and heat treatment process in the spindle machining process will produce machining errors and stresses to varying degrees, so the machining phases must be divided. Spindle machining is basically divided into the following three stages.

(1) Giai đoạn gia công thô

1) Xử lý trống. Chuẩn bị trống, rèn và bình thường hóa.

2) Rough machining saw to remove the excess part, milling the end face, drilling the center hole and the outer circle of the waste car, etc.

(2) Semi-finishing stage

1) Xử lý nhiệt trước khi gia công bán hoàn thiện thường được sử dụng cho thép 45 để đạt được 220-240HBS.

2) Quá trình tiện bán hoàn thiện bề mặt côn (lỗ côn định vị) bán hoàn thiện tiện bề mặt cuối hình tròn bên ngoài và khoan lỗ sâu, v.v.

(3), finishing stage

1) Heat treatment and local high frequency quenching before finishing.

2) Tất cả các loại mài thô hình nón định vị, mài thô hình tròn ngoài, phay rãnh then và rãnh trục, và ren trước khi hoàn thiện.

3) Finishing and grinding the outer circle and inner and outer cone surfaces to ensure the accuracy of the most important surface of the spindle.

Rèn trục

Thứ tư, việc sắp xếp trình tự xử lý và xác định quy trình

For shaft forgings with hollow and inner cone characteristics, when considering the processing sequence of main surfaces such as supporting journals, general journals and inner cones, there are several options as follows.

① Gia công thô bề mặt ngoài → khoan lỗ sâu → hoàn thiện bề mặt ngoài → gia công thô lỗ côn → hoàn thiện lỗ côn;

② Gia công thô bề mặt ngoài → khoan lỗ sâu → gia công thô lỗ côn → hoàn thiện lỗ côn → hoàn thiện bề mặt ngoài;

③ Gia công thô bề mặt ngoài → khoan lỗ sâu → gia công thô lỗ côn → hoàn thiện bề mặt ngoài → gia công tinh lỗ côn.

Đối với trình tự xử lý của trục chính máy tiện CA6140, nó có thể được phân tích và so sánh như sau:

Sơ đồ thứ nhất: Trong quá trình gia công thô lỗ côn, độ chính xác và độ nhám của bề mặt hình tròn ngoài sẽ bị hỏng vì bề mặt tròn đã được gia công hoàn thiện được sử dụng làm bề mặt chuẩn, vì vậy sơ đồ này không phù hợp.

Giải pháp thứ hai: Khi hoàn thiện bề mặt ngoài, nên cắm lại nút côn, điều này sẽ làm mất độ chính xác của lỗ côn. Ngoài ra, sẽ không tránh khỏi sai số gia công khi gia công lỗ côn (điều kiện mài của lỗ côn kém hơn điều kiện mài bên ngoài, và chính sai số của chốt côn sẽ gây ra sự chênh lệch giữa mặt tròn ngoài và mặt trong. bề mặt hình nón. Trục, vì vậy sơ đồ này không nên được áp dụng.

The third solution: In the finishing of the taper hole, although the surface of the outer circle that has been finished must be used as the finishing reference surface; but because the machining allowance of the finishing of the taper surface is already small, the grinding force is not large; at the same time, the taper The finishing of the hole is in the final stage of shaft machining, and has little effect on the accuracy of the outer circular surface. In addition to the processing sequence of this scheme, the outer circular surface and the tapered hole can be used alternately, which can gradually improve the coaxiality. Spend.

Qua sự so sánh này, có thể thấy rằng trình tự xử lý của các vật rèn trục như trục xoay CA6140 tốt hơn so với phương án thứ ba.

Qua phân tích và so sánh các phương án, có thể thấy thứ tự gia công tuần tự từng bề mặt của trục rèn phần lớn liên quan đến việc chuyển đổi mốc định vị. Khi các số liệu thô và tốt cho quá trình gia công một phần được chọn, trình tự xử lý có thể được xác định gần như. Bởi vì bề mặt dữ liệu định vị luôn được xử lý đầu tiên ở đầu mỗi giai đoạn, tức là quy trình đầu tiên phải chuẩn bị dữ liệu định vị được sử dụng cho quy trình tiếp theo. Ví dụ, trong quá trình của trục chính CA6140, mặt cuối được phay và lỗ tâm được đột ngay từ đầu. Điều này là để chuẩn bị số liệu định vị cho vòng ngoài của tiện thô và tiện bán hoàn thiện; vòng tròn ngoài của tiện bán tinh chuẩn bị chuẩn định vị cho quá trình gia công lỗ sâu; vòng tròn bên ngoài của quá trình tiện bán tinh cũng chuẩn bị số liệu định vị cho quá trình gia công lỗ côn trước và sau. Ngược lại, các lỗ côn trước và sau được trang bị lỗ trên cùng sau khi cắm côn, và mốc định vị được chuẩn bị cho quá trình bán hoàn thiện và hoàn thiện tiếp theo của vòng ngoài; và mốc định vị cho lần mài cuối cùng của lỗ côn là nhật ký đã được mài trong quá trình trước đó. bề mặt.

Rèn trục

5. Quá trình phải được xác định theo trình tự xử lý và cần nắm vững hai nguyên tắc:

1. Mặt phẳng dữ liệu định vị trong quy trình nên được sắp xếp trước quy trình. Ví dụ, gia công lỗ sâu được bố trí sau khi tiện thô bề mặt ngoài để có nhật ký chính xác hơn làm bề mặt chuẩn định vị để đảm bảo độ dày thành đồng nhất trong quá trình gia công lỗ sâu.

2. Quá trình xử lý từng bề mặt nên được tách biệt cho thô và mịn, lần đầu tiên thô và sau đó là tinh, nhiều lần để nâng cao dần độ chính xác và độ nhám của nó. Việc hoàn thiện bề mặt chính nên được bố trí sau cùng.

Để cải thiện cấu trúc kim loại và hiệu suất xử lý, quy trình xử lý nhiệt, chẳng hạn như ủ, thường hóa, v.v., nói chung cần được bố trí trước khi gia công cơ khí.

Để cải thiện các tính chất cơ học của rèn trục và loại bỏ ứng suất bên trong, quy trình xử lý nhiệt, chẳng hạn như tôi và tôi, xử lý lão hóa, v.v., nói chung nên được bố trí sau khi gia công thô và trước khi hoàn thiện.