本发明涉及一种降低热处理弯曲量的轴加工工艺。
背景技术：
轴承是工业生产中常用的部件。例如汽车冷却水泵用轴承由一个细长的轴(如图1所示)和一个外圈以及附件组成。轴的结构又分为直轴、二台阶轴和多台阶轴组成。轴的加工主要工艺为：下料－>车削－>热处理－>磨削……装配－>出货。
热处理是一个轴加工工序中的关键工序。热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。轴经过热处理才能达到合适的机械性能、优良的工作要求。但经过热处理后，轴将不同程度发生弯曲和变形，尤其是台阶轴和长径比大于4以上的细长轴，弯曲量更大。目前轴加工的热处理阶段全部采用表面淬火，替代以前的整体淬火，淬火层深度在0.8-4毫米。
为了防止热处理后轴弯曲和变形引起的报废，目前厂家采取的办法是增加磨削余量来纠正弯曲和变形量，即在车加工工序中将轴的直径车大一些，磨削时多磨一些。用牺牲效率来达到产品要求，减少报废量。
表面粗糙度(surfaceroughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下)，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。
表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般标注采用ra。
同轴度就是定位公差，理论正确位置即为基准轴线。由于被测轴线对基准轴线的不同点可能在空间各个方向上出现，故其公差带为一以基准轴线为轴线的圆柱体，公差值为该圆柱体的直径，在公差值前总加注符号“φ”。
传统的制备工艺由于热变形较大，因此磨削所需要的时间也较长，例如汽车冷却水泵用轴承上轴磨削的时间大约是35～45s。
技术实现要素：
鉴于以上现有技术中轴弯曲量大、轴加工时间较长，本发明的目的在于提供一种降低热处理弯曲量的轴加工工艺，主要用于制备汽车冷却水泵用轴承上的轴，用于解决现有技术中的不足。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降低热处理弯曲量的轴加工工艺，所述加工工艺至少包括以下步骤：下料、车削，热处理，磨削，所述车削时制备的半成品轴表面粗糙度小于等于6.3。
表面粗糙度用ra表示。
下料是借助于下料机运动的作用力加压于刀模，对材料进行切割加工的机器。
车削即车床加工，车床加工是机械加工的一部份。车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
在现有技术中车削的过程中采用数控机床可以很容易的实现物料表面粗糙度的改变。
所述磨削主要是指磨外径，打磨弧面。
热处理是一个轴加工工序中的关键工序。热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。
在本发明中所述下料、车削，热处理，磨削都是现有技术，为本领域的技术人员所熟知。
优选地，所述车削后制备的轴表面粗糙度小于等于6。
优选地，所述车削后制备的轴表面粗糙度小于等于5。
所述车削时磨削余量为0.20～0.25mm。所述磨削余量指的是产品在车削时，给磨削加工留下的加工余量。
优选地，所述车削时半成品轴的同轴度小于等于0.05mm。
如上所述，本发明的降低热处理弯曲量的轴加工工艺，具有以下有益效果：
由于提高了物料的表面粗糙度，因此增大了物料的表面应力，进而减少了热处理的变形，应力越大，弯曲量越大。热处理后轴弯曲和变形从原来0.35max减小到0.10max以下，由此减少轴磨削所需时间；提高磨加工效率，例如制备一个汽车冷却水泵用轴承上的轴时平均磨削每个轴可以节省5秒，大大提高了生产的效率。
原工艺车削的ra(表面粗糙度)12.5，同轴度在0.1mm以上，磨余量在0.3-0.4mm之间，轴的磨削时间40-45秒，另外，在磨削之后，还需要重新车削一次倒角(俗称为返倒角或硬倒角)。
本发明所述的车削的ra6.3以下，同轴度在0.1mm以下，磨余量在0.2-0.3mm之间，轴的磨削时间在30-35秒，另外，在磨削之后，不需要重新加工倒角。
附图说明
图1显示为实施例1制备的轴的结构示意图。
图2显示为实施例2制备的轴的结构示意图。
图3显示为实施例3制备的轴的结构示意图。
11大轴
12小轴
13第二小轴
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1降低热处理弯曲度的轴加工(如图1，其中大轴11的外径为大外径，小轴12的外径为小外径)
(1)下料采用已冷拉的圆柱棒料，原材料gcr15(制作轴承的专用钢材，下同)，棒料长度6000mm，直径硬度hbw179-250，利用冲剪机自动送料，按设定长度自动冲剪下料，轴的长度在153mm，直径不作加工，仍为
(2)车削利用cnc数控机床对棒料外径车削到车加工一端面和倒角，重新装夹，大轴11的外径为大外径，小轴12的外径为小外径，车加工小外径长度50mm(长径比为4)，对倒角，车加工准总长151.5(±0.25)，倒角经过2次装夹车加工完成。加工后轴大外径小外径ra6.3，长度151.25(±0.25)，大小径同轴度和弯曲度<＝0.05mm。预留的磨削余量均为0.20mm。表面粗糙度为6.3。
(3)热处理采用中频淬火机床对已车加工好的轴进行表面淬火。经热处理后轴的表面硬度hrc在58-64，硬度层深度在0.8-4mm，心部不淬火，保持在钢材原始状态。处理后轴表面硬，心部靭，具有优良的机械性能。
轴热处理主要缺陷表现为弯曲，原车加工的ra在12.5，热处理后弯曲度在0.2mm以上，有的甚至超过0.3mm。改善后的ra为6.3，弯曲度降到0.10mm。
(4)磨削将热处理后轴磨成符合标准的尺寸，大径小径轴总长151.25(±0.25)。2个轴径同磨，磨削周期是32s。磨削加工后轴的外径尺寸公差0.013mm，表面粗糙度ra0.08，同轴度为0.008mm。由于小径的弯曲量降到0.10mm以下，不再需要对倒角进行返加工。减少了一道工艺。另外，车加工的磨削余量减少0.05mm，缩短了磨加工时间约6秒。
实施例2降低热处理弯曲度的轴加工(如图2所示，其中大轴11的外径为大外径，小轴12的外径为小径1，第二小轴13的外径为小径2)
(1)下料采用已冷拉的圆柱棒料，长度6000mm，直径硬度hbw179-250，利用冲剪机自动送料，按设定长度自动冲剪下料，轴的长度在139mm，直径不作加工，仍为
(2)车削利用cnc数控机床对棒料外径车加工到小径1为小径1长度19mm(±0.05)，车加工小径一端面和倒角，重新装夹，车加工小径小径2长度52mm，对倒角，车加工准总长137.5(±0.25)，倒角经过2次装夹车加工完成。车加工后轴大外径小径小径长度137.5(±0.25)，ra6.3，大小径同轴度和弯曲度<＝0.05mm。预留的磨削余量均为0.23mm，表面粗糙度为6。
(3)热处理采用表面淬火热处理工艺。轴的表面硬度hrc在58-64，硬度层深度在0.8-4mm，心部不淬火，保持在钢材原始状态。处理后轴表面硬，心部靭，具有优良的机械性能。本例轴虽为小径台阶轴，由于提高了轴表面粗糙度，热处理后的同轴度和弯曲度均<0.10mm。
(4)磨削将热处理后轴磨成符合标准的尺寸，大径小径小径轴总长137.5(±0.25)。3个轴外径同时加工，磨削周期是33s。磨削加工后轴的外径尺寸公差均0.013mm，表面粗糙度ra0.08，同轴度为0.008mm。由于小径的弯曲量降到0.10mm以下，不再需要对倒角进行返加工。减少了一道工艺。另外，车加工的磨削余量减少0.05mm，缩短了磨加工时间约5秒。
实施例3降低热处理弯曲度的轴加工(如图3所示，其中大轴11的外径为大外径，小轴12的外径为小径1，第二小轴13的外径为小径2)
(1)下料采用已冷拉的圆柱棒料，长度6000mm，直径硬度hbw179-250，利用冲剪机自动送料，按设定长度自动冲剪下料，轴的长度在129mm，直径不作加工，仍为
(2)车削利用cnc数控机床对棒料外径车加工到小径1为小径1长度15.5mm(±0.05)，车小径1一端面和倒角，重新装夹，车小径小径2长度66mm(长径比为5，属细长轴)，对倒角，车准总长127.5(±0.25)，倒角经过2次装夹车加工完成。加工后轴大外径小径小径长度127.5(±0.25)，ra6.3，大小径同轴度和弯曲度<＝0.05mm。预留的磨削余量均为0.25mm，表面粗糙度为5。
(3)热处理采用表面淬火热处理工艺。轴的表面硬度hrc在58-64，硬度层深度在0.8-4mm，心部不淬火，保持在钢材原始状态。处理后轴表面硬，心部靭，具有优良的机械性能。本例轴虽为2小径台阶轴，由于提高了轴表面粗糙度，热处理后的同轴度和弯曲度均<0.10。
(4)磨削将热处理后轴磨成符合标准的尺寸，大径小径小径轴总长127.5(±0.25)。3个轴外径同时加工，磨削周期是35s。磨削加工后轴的外径尺寸公差均0.013mm，表面粗糙度ra0.08，同轴度为0.008mm。由于小径的弯曲量降到0.10mm以下，不再需要对倒角进行返加工。减少了一道工艺。另外，车加工的磨削余量减少0.05mm，缩短了磨加工时间约8秒。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。
