[发明专利]一种超高强度钢轴类零件的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高强度钢轴类零件加工方法，具体涉及一种超高强度钢轴类零件的高效精密加工方法。

背景技术

超高强度钢通常是指屈服强度高于1400MPa，且兼具一定韧性与塑性的高强度结构钢。该类钢材经淬火处理后，其硬度能达到50HRC以上，是一种典型的以高强度、高硬度为特征的重要钢种。目前，超高强度钢已大量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架等航天、军工类重要零部件之中，并且随着超高强度钢工艺性能的不断提高，优异的力学性能使其应用范围正在不断地扩大到机械制造、车辆以及其它民用领域上。

正是由于超高强度钢具有强度高、硬度高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性优良等特点，使其成为一种难加工材料。一方面，高的强度和硬度使得材料加工时会产生很大的切削力和切削热；另一方面，钢中Cr、Ni、Mo、V、Mn等合金元素对钢的力学性能起到强化作用，并降低材料的导热性，使材料切削加工性变差。目前，对于超高强度钢轴类零件的加工，多采用粗加工切削和精加工磨削相结合的工艺方法，该工艺方法存在以下问题：一是在切削过程中，切削力大，切削温度高，刀具磨损大，耐用度低；二是在磨削过程中，磨削力大，磨削温度高，易产生加工表面烧伤与硬化现象；三是整个加工工序流程多，需要在不同的机床上进行装夹与对刀，耗时长，加工效率低，且容易引起装夹与对刀误差。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种超高强度钢轴类零件的高效精密加工方法。

本发明的技术方案是通过以下技术途径实现的，它是在一台高速外圆磨床上装夹超高强度钢轴类零件，经过装置设置和零件装夹、粗磨、半精磨和精磨四个工艺流程，且在粗磨、半精磨、精磨工艺流程开始之前和之后对零件进行强冷降温，并在上述三个工艺流程过程中对磨削区域自上而下喷射高压气、液混合流体，以提高材料的脆性和改善其加工性能，减少磨削热的产生和温升，减少加工表面烧伤与硬化，同时减少零件装夹次数，提高加工精度和加工效率。本发明特别适用于超高强度钢轴类零件的高效、精密加工与稳定生产。   

具体操作步骤如下：

第一步，装置设置和零件装夹：将长为L、半径为R₁的待加工零件，通过顶尖装夹在高速外圆磨床上；氮气喷嘴和CBN砂轮相对设置，分别位于待加工零件的两侧；待加工零件左侧设置有氮气喷嘴，氮气喷嘴通过供气软管供给氮气；氮气通过氮气喷嘴喷射到待加工零件上，氮气喷嘴通过氮气喷嘴支架支撑；氮气喷嘴支架设置于外部平台上；氮气喷嘴支架可沿X方向调整氮气喷嘴与待加工零件之间的距离；氮气喷嘴支架可沿Z方向调整氮气喷嘴的高度；工作台带动待加工零件沿Y方向往复运动；加工零件右侧设置有CBN砂轮，CBN砂轮的上方设置砂轮罩，砂轮罩上左侧上方分别为空气注入口、磨削液注入口，空气和磨削液分别通过空气注入口、磨削液注入口，经空气流道、磨削液流道，在气、液混合流道处发生混合，形成气、液混合流体；气、液混合流体通过喷口喷射在CBN砂轮与待加工零件之间的磨削区域；砂轮罩1的外部尺寸a、b、c、d、e，夹角θ，砂轮罩壁厚，以及空气流道，磨削液流道，喷口的尺寸，通过待加工零件、CBN砂轮的尺寸予以确定。

第二步，粗加工：将粗粒度的CBN砂轮与待加工零件进行对刀；调整氮气喷嘴的高度及与待加工零件之间的距离，对待加工零件开始喷射氮气，5分钟后，从空气注入口、磨削液注入口分别注入空气和磨削液，所形成的气、液混合流体通过喷口喷射在CBN砂轮与待加工零件之间的磨削区域；采用磨削用量：砂轮线速度60～70m/s，工作台速度15～30m/min，径向进给量0.05～0.1mm，纵向进给速度为                                                mm/r对待加工零件进行粗加工，直至完成粗加工余量的磨削，其中为砂轮宽度。

第三步，半精加工：将中等粒度的CBN砂轮与待加工零件进行对刀；调整氮气喷嘴的高度及与待加工零件之间的距离，对待加工零件开始喷射氮气；5分钟后，从空气注入口、磨削液注入口分别注入空气和磨削液，所形成的气、液混合流体通过喷口喷射在CBN砂轮与待加工零件之间的磨削区域；采用磨削用量：砂轮线速度60～70m/s，工作台速度15～30m/min，径向进给量0.02～0.04mm，纵向进给速度为mm/r对待加工零件3进行半精加工，直至完成半精加工余量的磨削，其中为砂轮宽度。