[发明专利]一种纵剪圆盘剪刀轴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢设备中一种高精度刀轴工艺方案和流程，尤其是一种纵剪圆盘剪刀轴的制造方法。 

背景技术

纵剪圆盘剪是将宽带材通过多对圆盘剪刃纵向剪切成多条窄带的精整生产线核心设备，其精度要求极高：剪刃端面跳动不超过0.006mm，刀轴径向跳动不超过0.002mm，剪刃的侧向间隙最小为0.015mm。近三十年及解放后新中国所建硅钢厂生产高牌号取向硅钢及无取向硅钢的纵剪圆盘剪一直依赖进口，主要是纵剪圆盘剪的高精度刀轴（典型的细长轴）不能实现国产化。 

冷轧硅钢的发展方向是向超宽幅（≥1200mm）、极薄（0.23～0.18mm）型发展，这决定了刀轴的工作部分长度；而高精度纵剪圆盘剪所用刀具均采用内置螺旋槽的自锁式夹紧装置刀具，同时剪切极薄型带钢要求刀具直径不能太大，这要求刀轴直径除满足剪切强度、刚度外，其直径的尺寸公差、几何形状误差、形状位置误差等也必须满足极高的要求：充分保证夹紧式刀盘装置可靠夹紧、灵活运动及数百个夹紧装置互换性的要求。这也是保证剪切质量的基础。 

符合这样要求的两根刀轴，其特点是多台阶轴，尤其是工作部分长度长，工作部分直径小，形位公差要求高，到达极高的表面粗糙度。这样的两根刀轴是名符其实的细长轴。 

细长轴制造的关键是在制造过程中如何保证零件不产生弯曲变形，而根据其使用工况又要能够保证在长期使用过程中保持其高精度状态，无变形、无磨损，始终如初，难度很大。对于这种规格的合金钢棒，在室温下，环境温度每变化1℃时其直径变化大约为1.45μm，因此一般制造时在恒温车间进行。由于要保证国产纵剪圆盘剪达到与钢厂现有进口纵剪圆盘剪的刀具可以互换使用， 那么还必须在工厂现场采集进口圆盘剪刀轴直径的数据。无论如何是无法保证制造地与使用地环境温度没有变化，因此在解决加工制造工艺的同时，必须首先解决测量技术问题。 

高精度刀轴测量的重点在工作部分的直径公差与跳动公差（径向全跳动与端面全跳动）等关键指标。对于跳动公差采用传统的千分表或者麦尔表就可以满足要求。对于直径公差，采用常规的游标卡尺、千分尺等测量仪器其精度达不到要求；综合应用了光学、电子技术、计算机技术等先进技术的三坐标测量仪的测量精度既达不到要求，也不适合于现场测量，也就是说，采用机械制造的传统测量方法与测量仪器达不到要求。 

发明内容

针对上述的问题，本发明提供了一种采用热处理流程、表面氮化处理、三次修研中心孔及磨削工艺和研磨抛光工艺相结合，实现了纵剪圆盘剪在生产过程中保持高精度状态，无变形、无磨损的加工制造工艺方法。 

为了达到上述的目的，本发明采用以下技术方案实现的，一种纵剪圆盘剪刀轴的制造方法，包括以下步骤： 

1）选料，刀轴材料选用38CrMoAl合金结构钢锻件； 

2）对所选的钢锻件进行粗加工和热处理，根据纵剪圆盘剪高精度刀轴的图纸进行粗加工，粗加工后余量控制4～5mm，圆跳动↑＜0.8mm，在粗加工的同时对所加工的料件进行热处理，热处理后工件的硬度达到HB241～286，其硬度不均匀性≤5HB； 

3）修研中心孔，对粗加工和热处理后工件进行中心孔修研，在修研的过程中同时对所修研中心孔的工件的外圆进行半精磨；半精磨后工件的外圆直径达到≥ 圆度＜0.005，圆跳动↑＜0.005，修研中心孔后中心孔的粗糙度达到Ra0.2； 

4）外圆精磨，对中心孔修研后的工件的外圆进行精磨，在精磨的过程中对工件进行稳定化时效处理；外圆精磨后外圆的直径 粗糙度Ra0.1，各段尺寸差＜0.002； 

5）抛光，对测量后符合标准的工件进行抛光处理，抛光后工件的外圆直径达 到 时，当外圆的圆度＜0.001时，中心孔的粗糙度达到Ra0.2，加工完成。 

步骤2）所述的对所选的钢锻件进行粗加工和热处理是按照以下步骤实现的： 

Ⅰ粗车，对所选的钢锻件进行粗车加工；粗车后工件外圆的直径余量控制7～8mm； 

Ⅱ调质处理，对粗车后的工件进行调质处理，使工件的硬度达到HB241～286，其硬度不均匀性≤5HB； 

Ⅲ半粗车，使工件的余量控制4～5mm，圆跳动↑＜0.8mm； 

Ⅳ对半粗车后的工件进行高温回火，高温回火的温度在500～650℃之间； 

Ⅴ对高温回火后的工件进行精车并对工件上的外圆进行粗磨，在粗磨时顶住两端中心孔并校正外圆跳动，经过粗磨后外圆的直径达到 圆度与圆柱度＜0.01mm，径向跳动↑＜0.01mm；