CN114193094B - 一种超高精主轴的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高精主轴的加工工艺，包括以下步骤：备料—锻造—正火—粗车—调质—精车—去应力—粗磨—低温时效—氮化处理—修中心孔—低温时效—螺纹档磨削—车螺纹—低温时效—半精磨—倒角磨削—精磨—超精磨；在调质步骤中，加热温度为905‑955℃，保温3h；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42‑47；在600‑630℃高温回火3小时后，硬度HRC25‑30；在去应力中，以50℃/h升温到575‑625℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉。本发明将主轴应力变形量控制在0.001mm‑0.002mm，硬度不低于HV950，轴颈档光洁度可达Ra0.0125，实现镜面效果。
Description
技术领域
本发明涉及外圆磨床技术领域，具体涉及一种超高精主轴的加工工艺。
背景技术
在加工行业，高精度主轴已经成为高档机床行业必不可少的核心零部件。超高精度主轴更是超精加工设备的核心，对于高精度磨床来说，砂轮架主轴的精度影响着机床整体加工精度。砂轮架主轴在长时间使用中，应力变形、强度不够、硬度不够、粗糙度不够将造成加工质量的降低，使用寿命减短。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种超高精主轴的加工工艺，有利于提高主轴加工效率和产品质量，保证主轴尺寸公差、形位公差、表面粗糙度，解决因应力变形、刚度不够引起的加工质量的降低，将主轴应力变形量控制在0.001mm-0.002mm，硬度不低于HV950，轴颈档光洁度可达Ra0.0125，实现镜面效果，减少轴颈档与其上的轴瓦之间的摩擦，延长动压轴承的寿命，从而延长主轴的寿命。
本发明的目的是这样实现的：
一种超高精主轴的加工工艺，包括以下步骤：
S1：备料；S2：锻造；S3：正火；S4：粗车；S5：调质；S6：精车；S7：去应力；S8：粗磨；S9：低温时效；S10：氮化处理；S11：修中心孔；S12：低温时效；S13：螺纹档磨削；S14：车螺纹；S15：低温时效；S16：半精磨；S17：倒角磨削；S18：精磨；S19：超精磨；
在S4中，毛坯件根据尺寸进行粗车，得到大致的主轴形状，主轴分为中心轴档、轴颈档、定位轴档、端面档、第一密封轴档、第二密封轴档、锥档和螺纹档；
在S5中，加热温度为905-955℃，保温3h；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42-47；在600-630℃高温回火3小时后，硬度HRC25-30；
在S7中，以50℃/h升温到575-625℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉；
在S18中，对主轴轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档和锥档进行精磨；
在S19中，对轴颈档进行超精磨削，轴颈档达到镜面效果。
S4中，各轴档在直径方向上均留2mm的加工余量，轴向留1mm的加工余量。
S6中，各轴档直径方向上均留0.5mm的加工余量，轴向留0.2mm的加工余量；螺纹档直径方向留1mm加工余量，端面档4留0.5mm加工余量。
S9和S12中，将工件加热到135-185℃，保温12-18h；S15中，将工件加热到135-185℃，保温24-28h。
S8和S16中，采用80#白刚玉砂轮磨削；S18中，采用120#铬刚玉砂轮磨削；S19中，采用1000#石墨砂轮磨削。
在S8中，先对端面档进行粗磨，然后对其轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行粗磨，再对锥档进行粗磨。
S16中，先对端面档进行半精磨，然后对轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行半精磨，然后对锥档进行半精磨。
S18中，对轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档和锥档的精磨分三次有进给量精磨和依次无进给光磨，三次有进给精磨的X方向进给量依次递减，每次来回振荡磨削至少2次，无进给光磨X方向进给保持，来回震荡磨削至少4次；磨削总深度0.005-0.01mm，光洁度可达Ra0.06。
S19中，对轴颈档的超精磨分三次有进给量精磨和依次无进给光磨，三次有进给精磨的X方向进给量依次递减，每次来回振荡磨削至少2次，无进给光磨X方向进给保持，来回震荡磨削至少4次；磨削总深度0.002-0.005mm，磨削直至光洁度达Ra0.0125。
本发明的有益效果是：
本发明将主轴应力变形量控制在0.001mm-0.002mm，硬度不低于HV950，轴颈档光洁度可达Ra0.0125，实现镜面效果，减少轴颈档与其上的轴瓦之间的摩擦，延长动压轴承的寿命，从而延长主轴的寿命。
附图说明
图1为本发明的主轴结构示意图。
其中：中心轴档1；轴颈档2；定位轴档3；端面档4；第一密封轴档5；第二密封轴档6；锥档7；螺纹档8。
具体实施方式
实施例1：
参见图1，本发明涉及一种超高精主轴的加工工艺，
包括以下步骤：
S1：备料；采用合金钢38CrMoAlA作为毛坯件，锻前粗车去除氧化皮。
S2：锻造；对S1的毛坯件进行加热锻造，通过锻造能消除金属在冶炼中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。
S3：正火；消除锻造时的应力，硬度HRC15-18，细化晶体，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。
S4：粗车；毛坯件根据尺寸进行粗车，得到大致的主轴形状，主轴分为中心轴档1、轴颈档2、定位轴档3、端面档4、第一密封轴档5、第二密封轴档6、锥档7和螺纹档8，直径方向上均留2mm的加工余量，轴向留1mm的加工余量；
S5：调质；加热温度为920-935℃，保温3小时；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42-47；在615℃高温回火3小时后，硬度HRC25-30。
S6：精车；毛坯件根据尺寸进行精车，各轴档直径方向上均留0.5mm的加工余量，轴向留0.2mm的加工余量；螺纹档8直径方向留1mm加工余量，端面档4留0.5mm加工余量。
S7：去应力；以50℃/h升温到600℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉。
S8：粗磨；将主轴采用外圆磨床常用的60度顶尖装夹工件的方法，用80#白刚玉砂轮先对端面档4进行粗磨，白刚玉硬度高，耐磨性好，磨削效率高，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.03mm磨削余量待精加工；然后对其轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削总深度0.465mm，光洁度达Ra0.4，留有0.03mm磨削余量待加工；再对锥档进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.03mm磨削余量待加工。
S9：低温时效，将工件加热到160℃，保温16h。
S10：氮化处理，氮化D0.5-950，氮化层深0.5mm。38CrMoAlA为渗氮专用钢，钢中铝在渗氮过程中形成高硬度，高稳定性的，且具有高红硬性的氮化物，氮化结束工件尺寸会变大0.004-0.005mm。
S11：修中心孔，中心孔的大小一般选择φ3.15B型中心孔为宜，中心孔接触面好，且大头硬，接触面不宜太宽，以提高工件中心孔与顶尖的接触精度。
S12：低温时效，将工件加热到160℃，保温16h。
S13：螺纹档磨削，将氮化后的主轴，先用80#白刚玉砂轮磨削螺纹档的外圆，X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度1mm，光洁度可达Ra0.4。
S14：车螺纹，将磨削后的主轴两端车螺纹。
S15：低温时效：将工件加热到160℃，保温16h。
S16：半精磨，用80#白刚玉砂轮对端面档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.02mm，光洁度可达Ra0.1。然后对轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.02mm，光洁度可达Ra0.1，然后对锥档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1-0.2mm/min，磨削深度0.02mm，光洁度可达Ra0.1。
S17：倒角磨削，修整成型砂轮，对螺纹档的两端进行磨削形成倒角。
S18：精磨，使用120#铬刚玉砂轮对主轴轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档进行精磨，轴颈档和第一密封轴档、第二密封轴档直径相同，铬刚玉韧性好，硬度高，磨削质量好。第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向震荡速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06；然后对锥档进行精磨，第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06。
S19：超精磨，用1000#石墨砂轮对轴颈档进行超精磨削，使轴颈档达到镜面效果。石墨砂轮磨削是一种新工艺，又是超精研磨的一种新技能，用于磨削余量很小或尺寸已到位的超精磨，达到镜面效果。第一次超精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.004mm，磨削直至光洁度达Ra0.0125。
S20：检验。
S21：打标、上防锈油、包装入库。
实施例2：
参见图1，本发明涉及一种超高精主轴的加工工艺，
包括以下步骤：
S1：备料；采用合金结构钢作为毛坯件，锻前粗车去除氧化皮。
S2：锻造；对S1的毛坯件进行加热锻造，通过锻造能消除金属在冶炼中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。
S3：正火；消除锻造时的应力，硬度HRC15-18，细化晶体，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。
S4：粗车；毛坯件根据尺寸进行粗车，得到大致的主轴形状，主轴分为中心轴档1、轴颈档2、定位轴档3、端面档4、第一密封轴档5、第二密封轴档6、锥档7和螺纹档8，直径方向上均留2mm的加工余量，轴向留1mm的加工余量；
S5：调质；加热温度为905-925℃，保温3小时；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42-47；在600℃高温回火3小时后，硬度HRC25-30。
S6：精车；毛坯件根据尺寸进行精车，各轴档直径方向上均留0.5mm的加工余量，轴向留0.2mm的加工余量；螺纹档8直径方向留1mm加工余量，端面档4留0.5mm加工余量。
S7：去应力；以50℃/h升温到575℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉。
S8：粗磨；将主轴采用外圆磨床常用的60度顶尖装夹工件的方法，用80#白刚玉砂轮先对端面档4进行粗磨，白刚玉硬度高，耐磨性好，磨削效率高，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待精加工；然后对其轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削总深度0.465mm，光洁度达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待加工；再对锥档进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待加工。
S9：低温时效，将工件加热到135℃，保温12h。
S10：氮化处理，氮化D0.5-950，氮化层深0.5mm。38CrMoAlA为渗氮专用钢，钢中铝在渗氮过程中形成高硬度，高稳定性的，且具有高红硬性的氮化物。
S11：修中心孔，中心孔的大小一般选择φ3.15B型中心孔为宜，中心孔接触面好，且大头硬，接触面不宜太宽，以提高工件中心孔与顶尖的接触精度。
S12：低温时效，将工件加热到135℃，保温12h。
S13：螺纹档磨削，将氮化后的主轴，先用80#白刚玉砂轮磨削螺纹档的外圆，X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度1mm，光洁度可达Ra0.4。
S14：车螺纹，将磨削后的主轴两端车M36×3螺纹。
S15：低温时效：将工件加热到135℃，保温24h。
S16：半精磨，用80#白刚玉砂轮对端面档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1。然后对轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1，然后对锥档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1.5-0.5mm/min，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1。
S17：倒角磨削，修整成型砂轮，对螺纹档的端面进行磨削形成倒角。
S18：精磨，使用120#铬刚玉砂轮对主轴轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档进行精磨，轴颈档和第一密封轴档、第二密封轴档直径相同，铬刚玉韧性好，硬度高，磨削质量好。第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向震荡速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06；然后对锥档进行精磨，第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06。
S19：超精磨，用1000#石墨砂轮对轴颈档进行超精磨削，使轴颈档达到镜面效果。石墨砂轮磨削是一种新工艺，又是超精研磨的一种新技能，用于磨削余量很小或尺寸已到位的超精磨，达到镜面效果。第一次超精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.004mm，磨削直至光洁度达Ra0.0125。
S20：检验。
S21：打标、上防锈油、包装入库
实施例3：
参见图1，本发明涉及一种超高精主轴的加工工艺，
包括以下步骤：
S1：备料；采用合金结构钢作为毛坯件，锻前粗车去除氧化皮。
S2：锻造；对S1的毛坯件进行加热锻造，通过锻造能消除金属在冶炼中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。
S3：正火；消除锻造时的应力，硬度HRC15-18，细化晶体，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。
S4：粗车；毛坯件根据尺寸进行粗车，得到大致的主轴形状，主轴分为中心轴档1、轴颈档2、定位轴档3、端面档4、第一密封轴档5、第二密封轴档6、锥档7和螺纹档8，直径方向上均留2mm的加工余量，轴向留1mm的加工余量；
S5：调质；加热温度为935-955℃，保温3小时；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42-47；在630℃高温回火3小时后，硬度HRC25-30。
S6：精车；毛坯件根据尺寸进行精车，各轴档直径方向上均留0.5mm的加工余量，轴向留0.2mm的加工余量；螺纹档8直径方向留1mm加工余量，端面档4留0.5mm加工余量。
S7：去应力；以50℃/h升温到625℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉。
S8：粗磨；将主轴采用外圆磨床常用的60度顶尖装夹工件的方法，用80#白刚玉砂轮先对端面档4进行粗磨，白刚玉硬度高，耐磨性好，磨削效率高，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待精加工；然后对其轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削总深度0.465mm，光洁度达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待加工；再对锥档进行粗磨，粗磨X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.465mm，光洁度可达Ra0.4，留有0.02mm磨削余量待加工。
S9：低温时效，将工件加热到185℃，保温18h。本步骤完成后，硬度稳定，适合后续氮化处理。
S10：氮化处理，氮化D0.5-950，氮化层深0.5mm。38CrMoAlA为渗氮专用钢，钢中铝在渗氮过程中形成高硬度，高稳定性的，且具有高红硬性的氮化物。
S11：修中心孔，中心孔的大小一般选择φ3.15B型中心孔为宜，中心孔接触面好，且大头硬，接触面不宜太宽，以提高工件中心孔与顶尖的接触精度。
S12：低温时效，将工件加热到185℃，保温18h。
S13：螺纹档磨削，将氮化后的主轴，先用80#白刚玉砂轮磨削螺纹档的外圆，X方向进给速度F5、F1、F0.5mm/min三档速度做切入磨，磨削深度1mm，光洁度可达Ra0.4。
S14：车螺纹，将磨削后的主轴两端车M36×3螺纹。
S15：低温时效：将工件加热到185℃，保温28h。需要指出的是，由于螺纹档位于最外圆且精度要求相对较低，所以这里S13、S14完成后再进行低温时效，去除S13、S14中产生的应力。
S16：半精磨，用80#白刚玉砂轮对端面档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min快速定位，Z方向以F1、F0.8、F0.5mm/min的速度进行磨削，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1。然后对轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1、F0.5、F0.2mm/min三档速度做切入磨，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1，然后对锥档进行半精磨，半精磨X方向进给速度F1.5-0.5mm/min，磨削深度0.015-0.02mm，光洁度可达Ra0.1。
S17：倒角磨削，修整成型砂轮，对螺纹档的端面进行磨削形成倒角。
S18：精磨，使用120#铬刚玉砂轮对主轴轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档进行精磨，轴颈档和第一密封轴档、第二密封轴档直径相同，铬刚玉韧性好，硬度高，磨削质量好。第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向震荡速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06；然后对锥档进行精磨，第一次精磨X方向进给量0.005mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.003mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.01mm，光洁度可达Ra0.06。
S19：超精磨，用1000#石墨砂轮对轴颈档进行超精磨削，使轴颈档达到镜面效果。石墨砂轮磨削是一种新工艺，又是超精研磨的一种新技能，用于磨削余量很小或尺寸已到位的超精磨，达到镜面效果。第一次超精磨X方向进给量0.002mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第二次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，第三次精磨X方向进给量0.001mm，进给速度0.5mm/min，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削2次，无进给光磨X方向进给保持，Z方向进给速度F1000mm/min，来回震荡磨削4次，磨削总深度0.004mm，磨削直至光洁度达Ra0.0125。
S20：检验。
S21：打标、上防锈油、包装入库
对比例1：
省去S3，其余步骤与实施例1相同。
对比例2：
省去S5，其余步骤与实施例1相同。
对比例3：
省去S7、S9、S12和S15，其余步骤与实施例1相同。
对比例4：
省去S16，其余步骤与实施例1相同。
对比例5：
省去S8，其余步骤与实施例1相同。
对按照实施例1-3、对比例1-5生产出来的主轴进行磨削测试，测试结果如下：
从上表可知，实施例1-3满足加工要求。
对按照实施例1-3、对比例1-5生产出来的主轴进行跳动测试，双顶针顶紧主轴中心孔，转动主轴，架千分表，表头分别置于主轴端部、中间部位和尾部，查看主轴的跳动状态，测试结果如下：
| 名称 | 端部跳动 | 中间跳动 | 尾部跳动 |
| 实施例1 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| 实施例2 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| 实施例3 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| 对比例1 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| 对比例2 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| 对比例3 | 0.03 | 0.035 | 0.03 |
| 对比例4 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
| 对比例5 | 0.05 | 0.07 | 0.05 |
从上表可知，实施例1-3硬度满足要求，粗糙度达标，主轴变形小。
对比例1-5，硬度达不到要求，渗层深度深浅不一，侧面反映出主轴存在变形量大。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：
包括以下步骤：
S1：备料；S2：锻造；S3：正火；S4：粗车；S5：调质；S6：精车；S7：去应力；S8：粗磨；S9：低温时效；S10：氮化处理；S11：修中心孔；S12：低温时效；S13：螺纹档磨削；S14：车螺纹；S15：低温时效；S16：半精磨；S17：倒角磨削；S18：精磨；S19：超精磨；
在S4中，毛坯件根据尺寸进行粗车，得到大致的主轴形状，主轴分为中心轴档、轴颈档、定位轴档、端面档、第一密封轴档、第二密封轴档、锥档和螺纹档；
在S5中，加热温度为905-955℃，保温3h；采用油冷，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，淬火硬度HRC42-47；在600-630℃高温回火3小时后，硬度HRC25-30；
在S7中，以50℃/h升温到575-625℃保温8h，缓慢冷却20℃/h，以防止产生新的残余应力，到150℃后出炉；
在S18中，对主轴轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档和锥档进行精磨；
在S19中，对轴颈档进行超精磨削，轴颈档达到镜面效果。
2.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：S9和S12中，将工件加热到135-185℃，保温12-18h；S15中，将工件加热到135-185℃，保温24-28h。
3.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：S8和S16中，采用80#白刚玉砂轮磨削；S18中，采用120#铬刚玉砂轮磨削；S19中，采用1000#石墨砂轮磨削。
4.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：在S8中，先对端面档进行粗磨，然后对其轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行粗磨，再对锥档进行粗磨。
5.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：S16中，先对端面档进行半精磨，然后对轴颈档、第一密封轴档、中心轴档、第二密封轴档和定位轴档尺寸进行半精磨，然后对锥档进行半精磨。
6.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：S18中，对轴颈档、第一密封轴档、第二密封轴档和锥档的精磨分三次有进给量精磨和一次无进给光磨，三次有进给精磨的X方向进给量依次递减，每次来回振荡磨削至少2次，无进给光磨X方向进给保持，来回震荡磨削至少4次；磨削总深度0.005-0.01mm，光洁度可达Ra0.06。
7.根据权利要求1所述的一种超高精主轴的加工工艺，其特征在于：S19中，对轴颈档的超精磨分三次有进给量精磨和一次无进给光磨，三次有进给精磨的X方向进给量依次递减，每次来回振荡磨削至少2次，无进给光磨X方向进给保持，来回震荡磨削至少4次；磨削总深度0.002-0.005mm，磨削直至光洁度达Ra0.0125。
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| CN116079507B (zh) * | 2023-03-15 | 2024-09-06 | 西北有色金属研究院 | 一种微米级稀有金属箔材轧制用高精度轧辊的磨削方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6161753A (ja) * | 1984-08-29 | 1986-03-29 | Okuma Mach Works Ltd | 高硬度表面工作物の研削方法 |
| CN1616188A (zh) * | 2003-11-13 | 2005-05-18 | 扬动股份有限公司 | 柴油机凸轮轴机械加工工艺 |
| CN102825515A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-12-19 | 常州宝菱重工机械有限公司 | 圆盘剪高精度刀轴的加工方法 |
| CN103331651A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-10-02 | 四川凌峰航空液压机械有限公司 | 细长孔轴类薄壁零件加工变形的工艺处理方法 |
| CN104015018A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-09-03 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种纵剪圆盘剪刀轴的制造方法 |
| CN104493437A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-08 | 浙江铂达科技有限公司 | 一种油泵轴的加工工艺 |
| CN104625608A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-05-20 | 叶勤 | 细长扁轴加工方法 |
| CN106624671A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-10 | 徐玉明 | 一种轴类零件的加工工艺 |
| CN107825088A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-23 | 四川省川磨岷机联合数控机器股份有限公司 | 一种精密磨床主轴加工工艺 |
| CN108149154A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-12 | 宝鼎科技股份有限公司 | 高压电机用高强度转子轴锻件及热处理加工方法 |
| CN113601120A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 无锡阳光精机有限公司 | 一种自动松拉刀电主轴拉杆的加工方法 |
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6161753A (ja) * | 1984-08-29 | 1986-03-29 | Okuma Mach Works Ltd | 高硬度表面工作物の研削方法 |
| CN1616188A (zh) * | 2003-11-13 | 2005-05-18 | 扬动股份有限公司 | 柴油机凸轮轴机械加工工艺 |
| CN102825515A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-12-19 | 常州宝菱重工机械有限公司 | 圆盘剪高精度刀轴的加工方法 |
| CN103331651A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-10-02 | 四川凌峰航空液压机械有限公司 | 细长孔轴类薄壁零件加工变形的工艺处理方法 |
| CN104015018A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-09-03 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种纵剪圆盘剪刀轴的制造方法 |
| CN104493437A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-08 | 浙江铂达科技有限公司 | 一种油泵轴的加工工艺 |
| CN104625608A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-05-20 | 叶勤 | 细长扁轴加工方法 |
| CN106624671A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-10 | 徐玉明 | 一种轴类零件的加工工艺 |
| CN108149154A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-12 | 宝鼎科技股份有限公司 | 高压电机用高强度转子轴锻件及热处理加工方法 |
| CN107825088A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-23 | 四川省川磨岷机联合数控机器股份有限公司 | 一种精密磨床主轴加工工艺 |
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