细长轴通常指长度与直径之比大于 20 的轴类零件,其加工工艺具有一定的特殊性和复杂性,以下是细长轴加工工艺的介绍:
加工前准备
材料选择:根据细长轴的使用要求和性能特点,选择合适的材料,如 45 钢、40Cr 钢等优质碳素结构钢和合金结构钢。这些材料具有良好的综合力学性能,易于切削加工和热处理强化。
毛坯准备:细长轴的毛坯通常采用棒料,在加工前需要对毛坯进行检验,包括尺寸精度、表面质量、材料硬度等方面。对于表面有缺陷或硬度不均匀的毛坯,应进行相应的处理,如去除缺陷、进行正火或调质处理等,以改善材料的切削性能。
粗加工
车削加工:粗加工的主要目的是去除大部分余量,接近零件的最终形状和尺寸。在车削细长轴时,应采用较大的切削深度和进给量,以提高加工效率,但要注意控制切削力,避免细长轴因受力过大而产生弯曲变形。可采用一夹一顶或两顶尖装夹的方式,增加细长轴的刚性。
中心孔加工:中心孔是细长轴加工的重要基准,其精度直接影响细长轴的加工精度。在粗加工后,需要对中心孔进行修研,保证中心孔的圆度、圆柱度和表面粗糙度符合要求。常用的修研方法有研磨、挤压等,可使用专用的中心孔研磨机或在车床上进行手工研磨。
半精加工
车削:半精加工的切削深度和进给量要比粗加工小,以提高加工精度和表面质量。在车削过程中,要注意控制切削力和切削热,避免细长轴变形和表面烧伤。可采用跟刀架或中心架等辅助支撑装置,增加细长轴的刚性,减少切削振动和变形。
外圆磨削:对于表面质量和尺寸精度要求较高的细长轴,在半精加工阶段可进行外圆磨削。磨削时要选择合适的砂轮和磨削参数,采用纵磨法或切入磨法进行加工,保证细长轴的外圆尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。
精加工
精车:精车是细长轴加工的关键工序,其目的是保证细长轴的尺寸精度、形状精度和表面质量。精车时,切削深度一般在 0.05mm~0.1mm 之间,进给量在 0.02mm/r~0.05mm/r 之间,切削速度根据刀具材料和工件材料的不同而适当调整。
精细磨削:对于精度要求极高的细长轴,在精车后还需要进行精细磨削。精细磨削可采用高精度的外圆磨床和超硬磨料砂轮,如立方氮化硼砂轮、金刚石砂轮等,磨削参数要根据细长轴的材料、尺寸和精度要求进行精确调整,以获得镜面般的表面质量。
热处理
淬火:根据细长轴的使用要求,可在粗加工后或精加工前进行淬火处理,以提高细长轴的硬度和耐磨性。淬火加热速度不宜过快,以免产生过大的热应力;淬火冷却介质要根据材料的成分和尺寸选择合适的淬火油或水溶性淬火剂,避免淬火变形和开裂。
回火:淬火后应及时进行回火处理,以消除淬火应力,稳定组织和尺寸,提高细长轴的韧性和疲劳强度。回火温度和回火时间要根据材料的成分和淬火后的硬度进行合理选择,一般回火温度在 500℃~650℃之间,回火时间为 1h~3h。
表面处理
镀硬铬:镀硬铬可以提高细长轴的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性,同时还可以改善表面粗糙度。镀铬层厚度一般在 0.02mm~0.05mm 之间,镀铬前需要对细长轴进行严格的脱脂、酸洗等预处理,镀铬过程中要控制好镀铬液的成分、温度、电流密度和时间等参数,以保证镀铬层的质量。
化学镀镍:化学镀镍是一种在无外加电流的情况下,利用还原剂将镍离子还原成金属镍并沉积在细长轴表面的方法。化学镀镍层具有良好的均匀性、耐腐蚀性和自润滑性,适用于一些对表面质量和耐腐蚀性要求较高的细长轴。
质量检验
尺寸精度检验:使用千分尺、卡尺、百分表等精密量具对细长轴的直径、长度、锥度等尺寸进行测量,检查其是否符合设计图纸的要求。对于尺寸精度要求较高的细长轴,可使用三坐标测量仪等高精度测量设备进行检测。
形状精度检验:采用圆度仪、圆柱度仪等专用测量仪器对细长轴的圆度、圆柱度等形状精度进行测量,也可使用百分表在车床上对细长轴进行跳动测量,检查其是否存在弯曲、椭圆等形状误差。
表面质量检验:通过肉眼观察、放大镜检查或粗糙度仪测量等方式,对细长轴的表面粗糙度、划痕、裂纹等表面质量进行检验。对于表面质量要求较高的细长轴,还可采用光学显微镜、电子显微镜等进行微观结构分析。