1、車床主軸的加工和熱處理中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院，孫淼09-4 14095627【摘要】車床已廣泛應用于機械加工中，而車床主軸是車床最重要的部件之一。車床主軸的性能直接影響車床的加工效果。為了使車床主軸具有良好的穩(wěn)定性、硬度、強度和韌性，有必要對車床主軸進行適當?shù)募庸ず蜔崽幚恚怪鬏S具有良好的使用性能。關鍵詞車床主軸；主軸材料；加工技術；熱處理車床主軸加工和熱處理車床已廣泛應用于機械加工中，而車床主軸是極其重要的部件。車床主軸的性能直接影響加工結果的性能。為了使車床主軸具有良好的穩(wěn)定性，以及硬度、強度和韌性的良好匹配，車床主軸需要進行適當?shù)募庸ず蜔崽幚?。關鍵詞：車床主軸；錠子材料；加工；熱

2、處理車床主要用于加工帶有旋轉面的軸、盤、套等工件。它是機械制造和修理廠中使用最廣泛的機床，在機械加工中有著不可或缺的地位。車床主軸是車床最重要的結構部件之一，主要用于支撐傳動部件和傳遞扭矩。1、車床主軸的工作條件和性能要求：1.1工作條件(1)承受交變扭轉載荷、交變彎曲載荷或拉壓載荷；(2)局部零件(軸頸、花鍵等)。)承受摩擦和磨損；(3)在特殊條件下，受溫度和介質的影響。1.2性能要求軸的主要失效形式是軸頸疲勞斷裂和磨損，有時是過載斷裂，有時是塑性變形或腐蝕失效。根據(jù)軸的工作條件和失效模式，軸的材料應具有以下特性：(1)高疲勞強度，防止軸疲勞斷裂；(2)優(yōu)異的綜合力學性能，即強度、塑性和韌性

3、匹配良好，防止過載和沖擊斷裂；(3)局部摩擦軸承零件應具有高硬度和耐磨性，以防止磨損失效；(4)在特殊條件下工作的軸類材料應具有特殊性能，如抗蠕變性和耐腐蝕性。2.車床主軸材料的選擇根據(jù)車床主軸的工作條件和性能要求，可以選擇40Cr作為主軸材料。40Cr的化學成分為： c 33600.37-0.44 si 33600.17-0.37 Mn 33600.50-0.80 Cr :0.80-1.10，具有良好的綜合力學性能，低溫沖擊韌性，低缺口敏感性，良好的淬透性，油冷時疲勞強度高，一般處于淬火和回火狀態(tài)應用：用途：最廣泛的鋼種之一，用于制造中速和中負荷零件3.車床主軸加工技術主軸加工過程中的加工過

4、程和熱處理會產(chǎn)生不同的加工誤差和應力，因此有必要劃分加工階段，通常分為三個階段：1.粗加工階段(1)坯料處理：材料準備、鍛造和熱處理(正火)；粗加工：鋸掉多余零件，銑端面，鉆中心孔，粗車外圓；目的：切斷大部分余量，接近最終尺寸，只留下少量余量，以便及時發(fā)現(xiàn)缺陷。2.半精加工階段(1)半精淬回火熱處理前的熱處理半精加工：在大端車削各零件，鉆深孔，在小端車削錐孔，在大端車削錐孔，鉆孔；用途：準備收尾工作，二次表面符合圖紙要求。3.肥育期(1)精加工前的熱處理和氮化處理工前各種加工：精車外圓、粗磨外圓、粗磨大端錐孔、銑花鍵、銑鍵槽、車螺紋；精加工：外圓精磨、外錐粗磨和外錐精磨；4.熱處理過程不同的加

5、工階段需要不同的熱處理方法。車床主軸的熱處理工藝詳述如下。熱t(yī)r正火或退火的目的是消除鍛造應力，細化晶粒，使金屬組織均勻化，以利于切削。退火工藝：加熱溫度為Ac3 (3050)，保溫時間為120分鐘，冷卻方式為爐內(nèi)冷卻。正?；^程：加熱溫度為Ac3 (3050)，保溫時間為120分鐘，冷卻方式為空冷。40Cr屬于亞共析鋼，退火正火后可獲得鐵素體珠光體組織。由于空冷的冷卻速度高于爐冷，正火得到的珠光體組織更細小，因此具有更好的塑性和可加工性。半精加工階段的熱處理(高溫淬火和回火)熱處理工藝：870淬火，保溫70分鐘，油淬，500回火，保溫100分鐘，油淬。如果調質熱處理不當，鋼中會有更多的網(wǎng)狀和

6、塊狀游離鐵素體，從而降低鋼的強度和沖擊韌性。淬火溫度低和回火溫度高是主要的不當操作。淬火冷卻速度慢時，鐵素體優(yōu)先從原始奧氏體晶界析出，形成網(wǎng)狀鐵素體；在鋼的加熱過程中，由于加熱溫度低或保溫時間不足，鐵素體沒有完全溶解在奧氏體中，淬火后形成大量的游離鐵素體。高溫回火是一個碳原子擴散的過程，粒狀碳化物從馬氏體中沉淀出來，馬氏體痕跡被消除。因此，淬火狀態(tài)下存在的網(wǎng)狀鐵素體和塊狀自由鐵素體在高溫回火時無法消除，而是保留在調質后的顯微組織中。鐵素體的存在會降低組織的強度和硬度，并直接影響疲勞斷裂。40Cr的淬火是油淬火，因為鉻的存在會增加奧氏體的穩(wěn)定性，使碳曲線向右移動，提高其淬透性。如果采用水淬，由于

7、冷卻速度快，容易產(chǎn)生較大的淬火內(nèi)應力，使材料開裂。鉻也能提高鋼的回火穩(wěn)定性。如果回火溫度高，保溫時間不夠，顯微組織轉變將不夠。在高溫回火階段，隨著溫度的升高，鉻會阻止馬氏體的分解，從而影響碳化物的析出。高溫回火后獲得的碳化物顆粒很少或分布不均勻，這降低了強度。綜上所述，適當提高淬火溫度，增加保溫時間，充分奧氏體化，降低高溫回火溫度，延長保溫時間，使碳化物充分析出并均勻分布，形成細小均勻的回火索氏體群。回火索氏體組織具有較高的強度和硬度，同時具有較好的韌性，從而提高了材料的綜合性能。精加工階段前的熱處理氮化處理或表面高頻淬火處理滲氮是整個車床主軸制造過程中的最后一道工序，滲氮后只需對主軸進行精加

8、工。滲氮溫度為480570。氮化溫度越高，擴散越快，氮化層越深。然而，當?shù)瘻囟壬叩?00以上時，合金氮化物會聚集并強烈生長，導致分散性和表面硬度降低。氮化物層的特性：(1)氮化物層的硬度和耐磨性氮化物層的主要結構是相及其粘結或獨立的氮化物。合金元素將減少氮化物層的深度并顯著提高表面硬度。通常，高硬度和耐磨性將相應地高。疲勞強度氮化層不僅具有較高的表面硬度和強度，而且由于大體積氮化相的析出而產(chǎn)生較大的殘余壓應力，可以部分抵消疲勞載荷下產(chǎn)生的拉應力，延緩疲勞破壞過程，顯著提高疲勞強度。同時，氮化也顯著降低了缺口敏感性。紅色硬質氮化層的耐回火性一般可維持在氮化溫度，因此氮化表面可在500以下長時間保持高硬度。表面高頻淬火：高頻表面淬火還可以使車床主軸表面獲得高硬度，滿足其性能要求。5.結束語(1)石材料科學基金(M)北京：機械工業(yè)出版社，2002沈材料熱處理與表面工程(M)徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2011王廣生缺陷分析及金屬熱處理案例(M)北京：機械工業(yè)出版社，2002(4)國民政府下的機械加工基礎唐士林柯姬友機械加工技術北京：北京理工大學出版社20096姜森春.王雅捷機械加工基礎概論.北