[发明专利]机械主轴的加工工艺

说明书

本发明公开了机械主轴的加工工艺，属于轴加工技术领域。机械主轴经合金冶炼、细化、净化、成型等步骤，将细化工艺与净化工艺进行有机的结合，大幅度提升了主轴的综合性能。本发明的细化工艺不同于传统的细化工艺，具体细化过程会伴随细化剂的物态变化，提升细化剂与合金的结合程度，提升细化效果，并采用喷气与净化剂结合的复合净化工艺，能全方位蔓延至整个合金体系，避免合金净化不均。

技术领域

本发明属于轴加工技术领域，具体涉及机械主轴的加工工艺。

背景技术

机械主轴是指机床上带动工件或刀具旋转的轴，通常由主轴、轴承和传动件等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动、传递运动及扭矩、或用来装夹工件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素，其中，运动精度可以通过机械加工、机械装备等实现，而结构刚度则是由主轴的材质决定。

机械主轴的材质一般由钢制备而成，钢是指以铁为基础，加入一定量的碳、硅、锰等添加元素并控制杂质元素含量而组成的合金体系。合金钢具有高强度、高硬度和高的性价比，特别适合用作结构材料。

合金的元素组成固然在很大程度上决定了钢的性能，但是，不同的加工工艺同样会影响合金的综合性能。传统的机械部件都是直接利用已经冶炼完成的合金锭或合金板等进行机械加工成所需零件，或是直接将钢水注入模具成型，也有利用粉末冶金工艺制备而成，传统的加工工艺虽然工艺成熟，然而制备的零件都存在强度、硬度、耐候性、塑性上的缺陷，尤其是粉末冶金工艺，很难控制缝隙不产生。

公开号108239724A公开了一种合金钢，其能在保证原合金钢(不锈钢)0Cr18Ni9的其他力学性能基础上大幅度提高其断后伸长率。然而仅仅解决断后伸长率的合金钢完全应用于机械主轴。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供机械主轴的加工工艺，并配合合金成分的调整，以提升合金的强度、硬度、耐磨性和可塑性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

机械主轴的加工工艺，包括如下步骤：

(1)合金冶炼：将合金锭下料，熔融形成合金液；

(2)细化：向合金液中加入精炼剂进行精炼处理，再将细化剂倒入合金液中，等细化剂在合金液表面固化后，压入合金液中并搅拌得混合熔液；

(3)净化：将多通阀置入混合熔液中，再将混合气体通过阀孔喷出，控制多通阀的转速及喷气参数；

(4)成型：将净化后的合金液注入模具，经冷却、机加工得机械主轴成品。

不同于传统的主轴加工工艺，本发明在合金加工过程中，采用细化、净化联用的方法对合金进行改性。而常规的细化工艺通常是直接将细化剂与合金原料混合熔融，或直接将细化剂倒入到合金液中搅拌而成，但是，常规的细化方法不能完整的细化合金，对合金的性能提升也不是很明显。本发明是将细化剂铺于合金液表面，而由于合金液表面的温度低于合金液内部，细化剂会先与合金液表层进行初步细化反应，形成表层固化层(表层温度临时降低)，该固化层主要由细化剂组成，少量的合金组分会包裹在细化剂外层，再将固化层压入合金液内部，由于细化剂外层与合金成分一致，不会出现细化剂与合金成分大面积接触时，可能产生的排斥(具体表现为细化剂团化，而不是与合金成分相熔)现象，造成细化失败。至于净化工艺，由于合金体系中难免存在合金夹杂物，夹杂物的含量越高，对降低合金性能越明显，而普通的合金净化工艺是直接将净化剂加入到合金液中进行反应，但是直接的添加反应，很难使得整体合金都能被净化。所以本发明利用喷气与净化剂相结合的复合净化工艺进行合金净化处理，能有效降低合金夹杂物的体积分数，并提高合金力学性能。

而在成型后的机械主轴，还进行600-650℃下保温3-4h的热处理，以配合上述细化、净化工艺，使三者进行有机的结合，进一步提升了合金的组织性能和塑性。