CN103522000A - 一种机床主轴坯料加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机床主轴坯料加工方法，包括如下步骤：下料；镦粗；多次内孔冷挤压，将原来位于内孔的金属材料利用金属材料的流动变成锻件的长度，之后冲孔；正火处理；内孔抛丸处理；磷皂化处理、减径挤压、球化退火处理，重复3-4次，基本达到预定的图纸要求后；再经过磷皂化处理，之后进行冷精整，完成机床主轴坯料的加工。本发明机床主轴坯料加工方法，利用多次内孔冷挤压实现机床主轴坯料的拉长及挤出较粗的内孔，坯料的重量大幅度减轻，材料的利用率提高。

Description

一种机床主轴坯料加工方法
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，特别是一种机床主轴坯料加工方法。
背景技术
机床主轴是各种通用或专用机床的核心零件，传递扭矩，传递各种运动，也是实现各种机械零件加工的母机中的核心零件。机床主轴通常做成中空的，因为在机械加工中相当多的轴类零件本身要旋转在主轴的中空部位，在轴端进行夹紧才能正常加工。机床主轴通常较长、较粗，由于中空，常用的方法是把中间的金属通过切削的办法去除，这就造成大量的钢材在制造过程中变成了铁屑，材料的利用率相当低。
通常机床主轴加工方法如下：下料后根据要求进行锻打成形，由于工件较长，为防止坯料在加工中出现局部因无加工余量而报废，通常留的余量较大，间边甚至可能有5mm以上的金属需要通过机械加工来去除，内孔的加工属深孔加工，切削效率较低，散热条件差，刀具易磨损。统计显示，一根合格的机床主轴钢材的利用率低于40%，这样的加工存在于许多专业的机床制造厂，因加工周期长而影响产量也是经常发生的。
机床主轴在过去的坯料生产中，最大的问题是零件较长，有一米五左右，加之内孔直径较大，而一直没有适当的办法在锻坯中做出内孔，故采用实心坯料就增加了大量的钢材，反过来也增加了机械加工的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种机床主轴坯料加工方法，解决现有加工方法中材料利用率低、加工周期长等缺点。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种机床主轴坯料加工方法，包括如下步骤：
步骤1、根据机床主轴坯料的实际重量要求进行下料，之后加热至1100-1200℃，在2000-3000吨压力机上进行镦粗得到锻件，如果机床主轴有法兰部分，在镦粗过程中挤出法兰面；
步骤2、利用步骤1得到的锻件的余热对锻件进行多次内孔挤压，将原来位于内孔的金属材料利用金属材料的流动变成锻件的长度，之后冲孔；其中，所述余热为750-850℃；
步骤3、控制锻件的冷却温度，用锻件的余热对锻件进行正火处理；
步骤4、用抛丸机的内抛头对锻件进行内孔抛丸处理；
步骤5、对锻件进行磷皂化处理，再利用4000±500吨压力机进行减径挤压，之后进行球化退火处理；
步骤6、步骤5重复3-4次，基本达到预定的图纸要求后，再经过磷皂化处理，之后进行冷精整，完成机床主轴坯料的加工。
进一步地，步骤2所述多次内孔挤压为2-4次。
进一步地，步骤2内孔挤压加工，应用淬硬后抛光的钢球和挤压杆焊接后的挤压工具，滚珠焊接在挤压杆端部，对工件的孔表面施加挤压力，使金属表面产生塑性变形，挤压保持750-850℃温度。
进一步地，步骤5和步骤6所述磷皂化处理为冷挤压件的表面处理。
进一步地，步骤6中所述冷精整为在4000±500吨冷挤压压力机上用模具进行挤压以达到图纸给定的尺寸、形位公差要求。
本发明的有益效果：
1、本发明机床主轴坯料加工方法，利用多次内孔冷挤压实现机床主轴坯料的拉长及挤出较粗的内孔，坯料的重量大幅度减轻，材料的利用率提高。
2、本发明不仅节约了大量钢材，近净成形的实施使得后续加工量明显降低，提高了机械加工的效率，机床厂机械加工的工时量也明显下降，达到节能、低碳的目的，机床厂也因材料的大幅减少，坯料的价格也随之下降，而机床主轴的质量因坯料的精度较高而得到了充分的保证。本发明为细长中空轴的坯料加工找到了一条降低成本的路。
附图说明
图1是本发明加工过程示意图：
a是本发明下料示意图；b是本发明镦粗示意图；c-e是本发明多次内孔挤压示意图；f-j是本发明多次减径挤压示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种机床主轴坯料加工方法，包括如下步骤：
步骤1、根据机床主轴坯料的实际重量要求进行下料，如图1-a所示，之后加热至1100-1200℃，在2500吨压力机上进行镦粗得到锻件，如果机床主轴有法兰部分，在镦粗过程中挤出法兰面，如图1-b所示；
步骤2、利用步骤1得到的锻件的余热（温度在800℃左右）对锻件进行2-4次内孔挤压，将原来位于内孔的金属材料利用金属材料的流动变成锻件的长度，如图1c-e所示，之后冲孔；
步骤3、控制锻件的冷却温度，用锻件的余热对锻件进行正火处理，达到细化材料晶粒的目的；
步骤4、用抛丸机的内抛头对锻件进行内孔抛丸处理，去除内孔的氧化皮；
步骤5、对锻件进行磷皂化处理，再利用4000吨压力机进行减径挤压，之后进行球化退火处理，消除材料的内应力，如图f所示；
步骤6、步骤5重复3-4次，如图1g-j所示，基本达到预定的图纸要求后，再经过磷皂化处理，之后进行冷精整，在4000吨冷挤压压力机上用模具进行挤压以达到图纸给定的尺寸、形位公差要求，完成机床主轴坯料的加工。
内孔挤压加工，尤其是是利用金属在755-800℃在外力的作用下易产生塑性变形的特点，应用特制的滚珠(淬硬后抛光的钢球)和挤压杆焊接后的挤压工具，滚珠焊接在挤压杆端部，对工件的孔表面施加挤压力，使金属表面产生塑性变形，达到其光整、强化的目的；挤压方式，利用拉床对长孔进行拉挤。挤压保持上述温度，可通过间隔加热的方式进行。
所述磷皂化处理为冷挤压件的表面处理。
带孔拉长的难点是每次的长径比都有一定的要求，一次挤压无法完成，本发明用多次挤压的办法完成了坯料的加工成形。在多次挤压的过程中，把原来位于内孔的金属材料变成了零件的长度。以本发明过程中进行批量生产的机床主轴为例，通常原厂采购的锻坯重量为178kg，同样的主轴坯料用本发明的工艺过程加工后，重量仅为86kg，是原来坯料重量的48%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于在本技术领域的技术工人来说，在不脱离本发明技术原理前提下，还可以做出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种机床主轴坯料加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、根据机床主轴坯料的实际重量要求进行下料，之后加热至1100-1200℃，在2000-3000吨压力机上进行镦粗得到锻件，如果机床主轴有法兰部分，在镦粗过程中挤出法兰面；
步骤2、利用步骤1得到的锻件的余热对锻件进行多次内孔挤压，将原来位于内孔的金属材料利用金属材料的流动变成锻件的长度，之后冲孔；其中，所述余热为750-850℃；
步骤3、控制锻件的冷却温度，用锻件的余热对锻件进行正火处理；
步骤4、用抛丸机的内抛头对锻件进行内孔抛丸处理；
步骤5、对锻件进行磷皂化处理，再利用4000±500吨压力机进行减径挤压，之后进行球化退火处理；
步骤6、步骤5重复3-4次，再经过磷皂化处理，之后进行冷精整，完成机床主轴坯料的加工。
2.根据权利要求1所述的机床主轴加工方法，其特征在于，步骤2所述多次内孔挤压为2-4次。
3.根据权利要求1所述的机床主轴加工方法，其特征在于，步骤2内孔挤压加工，应用淬硬后抛光的钢球和挤压杆焊接后的挤压工具，滚珠焊接在挤压杆端部，对工件的孔表面施加挤压力，使金属表面产生塑性变形，挤压保持750-850℃温度。
4.根据权利要求1所述的机床主轴加工方法，其特征在于，步骤5和步骤6所述磷皂化处理为冷挤压件的表面处理。
5.根据权利要求1所述的机床主轴加工方法，其特征在于，步骤6中所述冷精整为在4000吨冷挤压压力机上用模具进行挤压以达到图纸给定的尺寸、形位公差要求。
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