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軸類的加工工藝過(guò)程? 45鋼加工工藝路線? 軸類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些。軸類零件結(jié)構(gòu)特? 插補(bǔ)y軸原理及控制方法? 車削軸類工件造成圓度誤差的原因有哪些?怎樣預(yù)防? 軸加工的材料怎么選擇? 軸類零件要求?加工軸的工藝流程
1.零件圖樣分析;
2.確定毛坯;
3.確定主要表面的加工方法;
4.確定定位基準(zhǔn);
5.劃分階段;
6.熱處理工序安排;
7.加工尺寸和切削用量;
8.擬定工藝過(guò)程;
9.傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝過(guò)程工序簡(jiǎn)圖
加工軸的工藝路線
下料→車兩端面,鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車各外圓,車槽,倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗(yàn)。
45號(hào)鋼淬火溫度在A3(自?shī)W氏體開始析出鐵素體,即r-Fe→a-Fe的開始線910°C-700°)C+(30~50)℃,在實(shí)際操作中,一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快,表面氧化減少,且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化,就需要足夠的保溫時(shí)間。如果實(shí)際裝爐量大,就需適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間。不然,可能會(huì)出現(xiàn)因加熱不均勻造成硬度不足的現(xiàn)象。但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),也會(huì)也出現(xiàn)晶粒粗大,氧化脫碳嚴(yán)重的弊病,影響淬火質(zhì)量。我們認(rèn)為,如裝爐量大于工藝文件的規(guī)定,加熱保溫時(shí)間需延長(zhǎng)1/5。
因?yàn)?5號(hào)鋼淬透性低,故應(yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后,應(yīng)該淬透,但不是冷透,如果工件在鹽水中冷透,就有可能使工件開裂,這是因?yàn)楫?dāng)工件冷卻到180℃左右時(shí),奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過(guò)大的組織應(yīng)力所致。因此,當(dāng)淬火工件快冷到該溫度區(qū)域,就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握,須憑經(jīng)驗(yàn)操作,當(dāng)水中的工件抖動(dòng)停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜動(dòng)不宜靜,應(yīng)按照工件的幾何形狀,作規(guī)則運(yùn)動(dòng)。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件,導(dǎo)致硬度不均勻,應(yīng)力不均勻而使工件變形大,甚至開裂。
45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達(dá)到HRC56~59,截面大的可能性低些,但不能低于HRC48,不然,就說(shuō)明工件未得到完全淬火,組織中可能出現(xiàn)索氏體甚至鐵素體組織,這種組織通過(guò)回火,仍然保留在基體中,達(dá)不到調(diào)質(zhì)的目的。
45號(hào)鋼淬火后的高溫回火,加熱溫度通常為560~600℃,硬度要求為HRC22~34。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機(jī)械性能,所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的,就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度,以保證硬度。如有些軸類零件要求強(qiáng)度高,硬度要求就高;而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件,因調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)行銑、插加工,硬度要求就低些。關(guān)于回火保溫時(shí)間,視硬度要求和工件大小而定,我們認(rèn)為,回火后的硬度取決于回火溫度,與回火時(shí)間關(guān)系不大,但必須回透,一般工件回火保溫時(shí)間總在一小時(shí)以上。
2、40Cr鋼的調(diào)質(zhì)處理
Cr能增加鋼的淬透性,提高鋼的強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性,具有優(yōu)良的機(jī)械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件,應(yīng)采用Cr鋼。但Cr鋼有第二類回火脆性。
40Cr工件調(diào)質(zhì)的淬回火,各種參數(shù)工藝卡片都有規(guī)定,我們?cè)趯?shí)際操作中體會(huì)是:
(一)40Cr工件淬火后應(yīng)采用油冷,40Cr鋼的淬透性較好,在油中冷卻能淬硬,而且工件的變形、開裂傾向小。但是小型企業(yè)在供油緊張的情況下,對(duì)形狀不復(fù)雜的工件,可以在水中淬火,并未發(fā)現(xiàn)開裂,只是操要憑經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)格掌握入水、出水的溫度。
(二)40Cr工件調(diào)質(zhì)后硬度仍然偏高,第二次回火溫度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困難。
(三)40Cr工件高溫回火后,形狀復(fù)雜的在油中冷卻,簡(jiǎn)單的在水中冷卻,目的是避免第二類回火脆性的影響。回火快冷后的工件,必要時(shí)再施以消除應(yīng)力處理。
影響調(diào)質(zhì)工件的質(zhì)量,操作工的水平是個(gè)重要因素,同時(shí),還有設(shè)備、材料和調(diào)質(zhì)前加工等多方面的原因,我們認(rèn)為:
(一)工件從加熱爐轉(zhuǎn)移到冷卻槽速度緩慢,工件入水的溫度已降到低于Ar3臨界點(diǎn),產(chǎn)生部分分解,工件得到不完全淬火組織,達(dá)不到硬度要求。所以小零件冷卻液要講究速度,大工件予冷要掌握時(shí)間。
(二)工件裝爐量要合理,以1~2層為宜,工件相互重疊造成加熱不均勻,導(dǎo)致硬度不勻。
(三)工件入水排列應(yīng)保持一定距離,過(guò)密使工件近處蒸氣膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低。
(四)開爐淬火,不能一口氣淬完,應(yīng)視爐溫下降程度,中途閉爐重新升溫,以便前后工件淬后硬度一致。
(五)要注意冷卻液的溫度,10%鹽水的溫度如高于60℃,不能使用。冷卻液不能有油污、泥漿等雜質(zhì),不然,會(huì)出現(xiàn)硬度不足或不均勻現(xiàn)象。
(六)未經(jīng)加工毛坯調(diào)質(zhì),硬度不會(huì)均勻,如要得到好的調(diào)質(zhì)質(zhì)量,毛坯應(yīng)粗車,棒料要鍛打。
(七)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),淬火后硬度偏低1~3個(gè)單位,可以調(diào)整回火溫度來(lái)達(dá)到硬度要求。但淬火后工件硬度過(guò)低,有的甚至只有HRC25~35,必須重新淬火,絕不能只施以中溫或低溫回火以達(dá)到圖紙要求完事,不然,失去了調(diào)質(zhì)的意義,并有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
45鋼傳統(tǒng)熱處理工藝
1.1 預(yù)備熱處理
45號(hào)鋼鍛軋件通常情況下不進(jìn)行退火處理,其原因有二:
一是,退火時(shí)間如果過(guò)長(zhǎng),很容易產(chǎn)生鐵素體集聚,導(dǎo)致組織不均勻現(xiàn)象;.
二是,因?yàn)?5號(hào)鋼鍛軋件作退火處理周期較長(zhǎng),導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。45號(hào)鋼預(yù)備熱處理一般采用高溫回火與正火。45號(hào)鋼鍛軋件通??刂圃?24℃以內(nèi),這樣不但不產(chǎn)生結(jié)晶過(guò)程,同時(shí)能夠降低其內(nèi)應(yīng)力,硬度大大降低,易于下一步的切削加工工藝
1.2 低溫球化退火
低溫球化退火是把工件加熱到共析轉(zhuǎn)變溫度Acl以下進(jìn)行保溫,然后緩冷冷卻,從而獲得球化組織的熱處理方法,5號(hào)鋼鍛軋件的溫度在接近724℃時(shí),要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫階段,這樣片狀球光體就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變,成為球狀珠光體,其硬度在145HB之內(nèi),其強(qiáng)韌性較好,為冷擠壓奠定了基礎(chǔ)。
1.3.淬火
45號(hào)鋼的淬火就是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過(guò)共析鋼)以上溫度,經(jīng)過(guò)保溫后置人各種不同的冷卻介質(zhì)中(V冷應(yīng)大于V臨),以獲得馬氏體組織。由于45號(hào)鋼的奧氏體穩(wěn)定性相對(duì)較差,因此為獲得高硬度的馬氏體組織需要對(duì)其加熱后快速進(jìn)行淬火冷卻。45號(hào)鋼具有良好的導(dǎo)熱性,在淬火時(shí),可以直接人爐,不需要預(yù)熱,根據(jù)工件的相關(guān)技術(shù)要求來(lái)選擇溫度的高低,一般加熱溫度控制在860℃一820℃之間。
1.4臨界溫度淬火
大量實(shí)驗(yàn)表明,45號(hào)鋼處于780℃臨界溫度進(jìn)行淬火時(shí),能夠獲取極細(xì)小的奧氏體晶粒,使其韌性
大大提高,同時(shí)也顯著降低了裂紋敏感性。一些截面尺寸相差懸殊的工件,在淬火時(shí)容易產(chǎn)生裂紋,而對(duì)其進(jìn)行臨界溫度淬火處理時(shí),可以大大降低產(chǎn)生裂紋的概率。
1.5高頻淬火
高頻淬火是通過(guò)感應(yīng)加熱設(shè)備,對(duì)工件進(jìn)行感應(yīng)加熱,迅速加熱零件表面,然后迅速淬火的一種金
屬熱處理方法。高頻加熱速度控制范圍在200—1 000℃,s之間時(shí),其臨界溫度也對(duì)應(yīng)升高,因此,故45號(hào)鋼鍛件的淬火加熱溫度在880。920℃之間,一般較其他類型的鋼高大約80~1000℃有時(shí)更高一些。這樣45號(hào)鋼在高頻淬火被加熱的速度很快,其組織細(xì)小,應(yīng)力增加,能夠使鍛件達(dá)到62-66 HRC的硬度,具有了高耐磨性,強(qiáng)疲勞抗力以及較小的缺口敏感性的特點(diǎn)。
45鋼熱處理常見問(wèn)題
1 硬度偏低
45號(hào)鋼鍛件經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)件淬火后,其硬度一般要達(dá)到HRC56—59的要求,對(duì)于截面大的鍛件也應(yīng)該
大于HRC48,造成原因主要是有四種原因:
一是,鋼材含碳量偏低;
二是,在淬火加熱階段,沒(méi)能做到要求的技術(shù)規(guī)范,加熱溫度偏低或保溫時(shí)間不夠,使鍛件組織中奧氏體的碳與合金元素含量不足,甚至還殘存著未轉(zhuǎn)變的珠光體或未溶鐵素體,造成鍛件淬火后硬度指標(biāo)達(dá)不到要求;
三是,鍛件加熱溫度過(guò)高或者保溫時(shí)間長(zhǎng),導(dǎo)致其表面脫碳而達(dá)不到硬度;
四是,淬火冷卻不到位,冷卻是熱處理的最終工序,更是熱處理最重要的工序。45號(hào)鋼淬火硬度在不同冷卻速度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織,淬火冷卻不到位,其硬度會(huì)變低。
2 縱向裂紋
縱向裂紋就是產(chǎn)生的裂紋呈軸向趨勢(shì),形狀細(xì)而長(zhǎng),如圖l所示。
直徑為8 mm左右的45號(hào)鋼鍛件最容易出現(xiàn),一般含碳量愈高的鍛件,其產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力越大,
拉應(yīng)力沖破鍛件強(qiáng)度極限時(shí),縱向裂紋就會(huì)形成。45號(hào)鋼鍛件縱向裂紋產(chǎn)生的原因主要有:
一是,裝設(shè)的加熱爐的方式不合理,導(dǎo)致鍛件的受熱不均現(xiàn)象;
二是,鍛件在淬火時(shí),受到的溫度較高,內(nèi)外應(yīng)力差距大。同時(shí)加劇45號(hào)鋼鍛件裂紋產(chǎn)生的原因主
要有:鍛件中鋼中含有較多的低熔點(diǎn)有害雜質(zhì),譬如S、P、Bi等等;鍛件尺寸在鋼的淬裂敏感尺寸范圍內(nèi)所選擇的淬火冷卻介質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍛件的臨界冷卻速度。
3 橫向裂紋
橫向裂紋就是產(chǎn)生的裂紋垂直于軸向。由內(nèi)往外斷裂。如圖2所示。
橫紋一般出現(xiàn)在其未淬透時(shí),有熱應(yīng)力引發(fā)。鍛件淬火如果不能淬透,其表面會(huì)呈壓應(yīng)力。而其心部則呈拉應(yīng)力,這樣在鍛件的淬硬層與非淬硬層的過(guò)渡區(qū),就會(huì)產(chǎn)生最大拉應(yīng)力,當(dāng)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力沖破鍛件的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),橫向裂紋就會(huì)產(chǎn)生。45號(hào)鋼鍛件橫向裂紋產(chǎn)生的原因主要有三種:
一是,工件的拉拔工藝及操作不合理,譬如模角太大,沒(méi)有經(jīng)過(guò)酸洗以及金屬內(nèi)外變形不均勻等;
二是,工件心部出現(xiàn)增碳,使工件的內(nèi)外層塑性變形能力出現(xiàn)較大的差別;
三是,工件內(nèi)有夾雜物存在。
4硬度不均勻
45號(hào)鋼經(jīng)過(guò)熱處理后,如果硬度不均勻?qū)⑹蛊淠湍バ越档?,減少使用壽命。導(dǎo)致45號(hào)鋼硬度不均
勻原因主要有以下幾種:
一是,使用的工件本身淬透性低;
二是,工件表面殘留有退火脫碳層或淬火加熱時(shí)產(chǎn)生脫碳層;
三是,工件淬火加熱后冷卻速度慢,分級(jí)、等溫過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng);
四是,工件淬火介質(zhì)中含雜質(zhì)過(guò)多或老化;
五是,工件淬火冷卻后出淬火介質(zhì)時(shí)溫度過(guò)高、冷卻不足;
六是,工件回火不充分及回火溫度過(guò)高。
5 表面形成大塊碳(氯)化合物網(wǎng)
導(dǎo)致45號(hào)鋼鍛件表面形成大塊碳(氮)化合物網(wǎng)的原因有:
一是,爐氣碳勢(shì)過(guò)高;
二是,工件強(qiáng)滲時(shí)間過(guò)長(zhǎng);
三是,冷卻速度太慢,沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀碳化物;
四是,鍛造始鍛溫度太高,而鍛后冷卻太慢。
6 畸變
導(dǎo)致45號(hào)鋼鍛件畸變的原因有三:
一是,工件在淬火階段溫度偏高;
二是,工件冷卻方法不合理;
三是,夾具設(shè)計(jì)不合理或者使用不當(dāng)。
軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件,但也有少部分是方型的。軸是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀,各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。
根據(jù)軸線形狀的不同,軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況,又可分為:轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。
由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式,載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況,軸承的類型與尺寸,軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運(yùn)輸,對(duì)軸的變形等因素有關(guān)。
設(shè)計(jì)者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì),必要時(shí)可做幾個(gè)方案進(jìn)行比較,以便選出最佳設(shè)計(jì)方案。
在數(shù)控機(jī)床的加工中,插補(bǔ)Y軸一般都是指在機(jī)床坐標(biāo)系中的Y軸方向進(jìn)行插補(bǔ),它的原理和控制方法如下:
原理:
Y軸插補(bǔ)的原理是根據(jù)加工零件的工件坐標(biāo)和機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系,將加工所需的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制系統(tǒng)能夠接受的脈沖信號(hào),通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制Y軸伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Y軸位置的控制。
控制方法:
Y軸插補(bǔ)的控制方法主要包括以下幾個(gè)步驟:
1. 將加工零件的CAD圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制系統(tǒng)能夠識(shí)別的G代碼或M代碼格式。
2. 將轉(zhuǎn)換后的G代碼或M代碼輸入到數(shù)控系統(tǒng)中,在程序中指定Y軸運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)方式,包括直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、曲線插補(bǔ)等。
3. 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令計(jì)算出每一個(gè)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在Y軸方向上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值,并將坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),送到Y(jié)軸伺服電機(jī)控制器中。
4. 根據(jù)脈沖信號(hào)控制Y軸伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)Y軸位置的精確控制。
5. 通過(guò)反饋裝置實(shí)時(shí)讀取Y軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)定位控制和動(dòng)態(tài)控制。
總之,Y軸插補(bǔ)是數(shù)控機(jī)床中非常重要的加工操作,其原理和控制方法需要在實(shí)踐中不斷掌握和提高。
1、軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼為45鋼,一般應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理,以改善其力學(xué)性能。合金鋼比碳素鋼具有更高的力學(xué)性能和熱處理性能,但對(duì)應(yīng)力集中的敏感性強(qiáng),價(jià)格較貴,因此多用于高速、重載及要求耐磨、耐高溫或低溫等特殊條件的場(chǎng)合。由于在常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差很小,因此,用合金鋼代替碳素鋼并不能明顯提高軸的剛度。
2、對(duì)于承受較大載荷、要求強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸,可采用合金鋼。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。應(yīng)當(dāng)指出:當(dāng)尺寸相同時(shí),采用合金鋼不能提高軸的剛度,因?yàn)樵谝话闱闆r下各種鋼的彈性模量相差不多;合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高,因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更要注意減少應(yīng)力集中的影響;采用合金鋼時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的熱處理,以便更好地發(fā)揮材料的性能。
3、軸的毛坯一般采用熱軋圓鋼或鍛件。對(duì)于形狀復(fù)雜的軸(如曲軸和凸輪軸等)也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵,后者具有吸振性好,對(duì)應(yīng)力集中敏感性低和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
軸類零件的要求一般有,精度即尺寸,形位公差中的不直度,不圓度,臺(tái)階軸各臺(tái)階的同軸度,臺(tái)階面的重直度,整個(gè)軸或部分臺(tái)階的硬度,各臺(tái)階面及軸身部分的光潔度。一根軸基本需要以下幾個(gè)工種才能完成,下料工。
車工。熱處理。
鉗工(校直)。磨工。最后檢驗(yàn)入庫(kù)。
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