機床輕載主軸設計
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- 機床輕載主軸設計工藝方案
1、在進行各種工藝處理前，必須對40Cr進行預備熱處理調，用來降低硬度, 便于切削加工, 消除熱加工時造成的組織缺陷,細化晶粒, 改善組織, 為最終熱處理做好準備。對于40Cr 鋼而言, 可進行正火或退火處理。
2、最終熱處理：調質鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。對40Cr來說，由于其含有合金元素，可以采用較慢的冷卻速度淬火, 若以油淬可避免熱處理缺陷。對強度要求較高時, 采用較低的回火溫度（用以處理軸頸）, 反之選用較高的回火溫度（用以處理軸的主體）。
3、工藝路線：
備料→預備熱處理→鍛造→再結晶退火→粗加工→最終熱處理（淬火+高溫回火）→精加工→去應力退火→成品。
4、具體工藝參數步驟：
A、備料：要制備一根直徑12mm的機床輕載主軸，所以在備料時準備一根直徑為15mm，長50mm的40Cr鋼。留一些加工余量，以備最后成材時尺寸太小。
B、預備熱處理：由于原材料是含碳量在0.4%左右的合金鋼，所以采用完全退火：AC3+
(30～ 50) ℃, 由此確定加熱溫度為850℃; 保溫時間:30分鐘; 冷卻方式: 隨爐冷卻。預備熱處理可以消除原材料的一些硬度，為下一個工藝過程做好準備。
C、鍛造：進行略微的形變處理。在某些情況下，不進行鍛造可能造成后續處理不能達到所需的要求。鍛造到直徑為14mm左右。
D、再結晶退火：經過塑造變形后，材料內部晶粒被拉長，經過再結晶退火后可以使晶粒細小回到以前的組織狀態，為下一個工藝過程打下基礎。退火溫度取650℃左右10度。
E、粗加工：將工件經過切削工具或者磨具加工到直徑為13mm，以免到最終熱處理后的余量太大。
F、最終熱處理：淬火+高溫回火（主體）； 淬火加熱溫度: AC3+ (30～50) ℃, 由此確定加熱溫度為850℃左右15度; 保溫時間:1.5~2小時;冷卻方式: 油冷。對高溫回火，溫度取630℃左右10度；[淬火+低溫回火（軸頸）對低溫回火，溫度為240℃上下10度; 保溫時間為1小時; 采用空冷。暫略去]
G、精加工：加工到標準尺寸20mm。
H、去應力退火：溫度取200℃正負10度。
I、成品。檢驗成品各個部分所達到的硬度、檢測組織及性能。如果未達到實驗的要求，則通過改變回火溫度調整硬度。若太低，則降低回火溫度，太高就升高回火溫度。
備注：在回火時用感應加熱，對主體部分先加熱。其他加熱可以用熱處理爐。
進度安排:
第一天：備料、預備熱處理，測試。
第二天：鍛造、再結晶退火，測試。
第三天：粗加工、最終熱處理，在淬火和回火結束后分別測試。
第四天：精加工、去應力退火
第五天：硬度、組織性能檢測，若不達要求，則從最終熱處理開始改變回火溫度繼續做。
所需儀器設備：
箱式電爐、砂紙、錘子、鋦子、油缸、水缸、洛氏硬度計、能用于剪切工件的剪切工具、老虎夾等工具。
材料：
40Cr、水、油
參考文獻：
[1] 崔忠圻 金屬學與熱處理原理 哈爾濱工業大學出版社
[2] 羅會昌 金屬材料及熱處理 化學工業出版社
[3] 送琳生 電廠金屬材料 中國電力出版社
[4] 張萬昌 熱加工工藝基礎 高等教育出版社
[5] 王從曾 材料性能學 材料性能學
[6] 傅 璞 40Cr 熱處理工藝及其組織與性能
[7] 王文奎 精密機床主軸的選材及其熱處理工藝 ...
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