机床轻载主轴设计
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- 机床轻载主轴设计工艺方案
1、在进行各种工艺处理前，必须对40Cr进行预备热处理调，用来降低硬度, 便于切削加工, 消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒, 改善组织, 为最终热处理做好准备。对于40Cr 钢而言, 可进行正火或退火处理。
2、最终热处理：调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。对40Cr来说，由于其含有合金元素，可以采用较慢的冷却速度淬火, 若以油淬可避免热处理缺陷。对强度要求较高时, 采用较低的回火温度（用以处理轴颈）, 反之选用较高的回火温度（用以处理轴的主体）。
3、工艺路线：
备料→预备热处理→锻造→再结晶退火→粗加工→最终热处理（淬火+高温回火）→精加工→去应力退火→成品。
4、具体工艺参数步骤：
A、备料：要制备一根直径12mm的机床轻载主轴，所以在备料时准备一根直径为15mm，长50mm的40Cr钢。留一些加工余量，以备最后成材时尺寸太小。
B、预备热处理：由于原材料是含碳量在0.4%左右的合金钢，所以采用完全退火：AC3+
(30～ 50) ℃, 由此确定加热温度为850℃; 保温时间:30分钟; 冷却方式: 随炉冷却。预备热处理可以消除原材料的一些硬度，为下一个工艺过程做好准备。
C、锻造：进行略微的形变处理。在某些情况下，不进行锻造可能造成后续处理不能达到所需的要求。锻造到直径为14mm左右。
D、再结晶退火：经过塑造变形后，材料内部晶粒被拉长，经过再结晶退火后可以使晶粒细小回到以前的组织状态，为下一个工艺过程打下基础。退火温度取650℃左右10度。
E、粗加工：将工件经过切削工具或者磨具加工到直径为13mm，以免到最终热处理后的余量太大。
F、最终热处理：淬火+高温回火（主体）； 淬火加热温度: AC3+ (30～50) ℃, 由此确定加热温度为850℃左右15度; 保温时间:1.5~2小时;冷却方式: 油冷。对高温回火，温度取630℃左右10度；[淬火+低温回火（轴颈）对低温回火，温度为240℃上下10度; 保温时间为1小时; 采用空冷。暂略去]
G、精加工：加工到标准尺寸20mm。
H、去应力退火：温度取200℃正负10度。
I、成品。检验成品各个部分所达到的硬度、检测组织及性能。如果未达到实验的要求，则通过改变回火温度调整硬度。若太低，则降低回火温度，太高就升高回火温度。
备注：在回火时用感应加热，对主体部分先加热。其他加热可以用热处理炉。
进度安排:
第一天：备料、预备热处理，测试。
第二天：锻造、再结晶退火，测试。
第三天：粗加工、最终热处理，在淬火和回火结束后分别测试。
第四天：精加工、去应力退火
第五天：硬度、组织性能检测，若不达要求，则从最终热处理开始改变回火温度继续做。
所需仪器设备：
箱式电炉、砂纸、锤子、锔子、油缸、水缸、洛氏硬度计、能用于剪切工件的剪切工具、老虎夹等工具。
材料：
40Cr、水、油
参考文献：
[1] 崔忠圻 金属学与热处理原理 哈尔滨工业大学出版社
[2] 罗会昌 金属材料及热处理 化学工业出版社
[3] 送琳生 电厂金属材料 中国电力出版社
[4] 张万昌 热加工工艺基础 高等教育出版社
[5] 王从曾 材料性能学 材料性能学
[6] 傅 璞 40Cr 热处理工艺及其组织与性能
[7] 王文奎 精密机床主轴的选材及其热处理工艺 ...
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