[发明专利]一种机械主轴及其制备方法

说明书

本发明公开了一种机械主轴及其制备方法，属于轴加工技术领域。机械主轴包括轴芯、轴芯外层，轴芯的材质为合金A，轴芯外层的材质为合金B。并对机械主轴经合金冶炼、成型、热处理等步骤，利用区别于常规的倾析法的“反倾析法”进行工艺的改进，进一步赋予主轴极大的抗冲、缓震的效果。本发明采用特定的成型模具，方便合金A与B的有机结合，并对主轴进行氢元素的临时合金化，可以极大地增强主轴的可塑性，能极易进行机械加工来提升主轴精度，又能在后续的退火过程中除去。

技术领域

本发明属于轴加工技术领域，具体涉及一种机械主轴及其制备方法。

背景技术

机床上带动工件或刀具旋转的轴一般称为机械主轴，机械主轴通常由主轴、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、铬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，不同的制备方法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，传统的制备方法虽然工艺成熟，然而制备的零件都存在强度、硬度、耐候性、塑性上的缺陷。

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完全无法用于机械主轴。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供机械主轴的制备方法，并配合合金成分的调整，以提升合金的强度、硬度、韧性和可塑性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械主轴，所述机械主轴包括轴芯、轴芯外层，所述轴芯的材质为合金A，轴芯外层的材质为合金B。

本发明将机械主轴的轴芯与轴芯外层的材质分离，这样有利于发挥主轴的性能，轴芯起到定位的作用，轴芯外层则是保护的作用。

作为优选，所述合金A的组分及质量百分比为：C：0.1-0.3％、Si：0.1-0.3％、Mn：0.05-0.15％、Zr：0.08-0.1％、Ni：0.01-0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质。

作为优选，所述合金B的组分及质量百分比为：C：0.35-0.55％、Si：0.09-0.15％、Cr：0.05-0.15％、Sn：0.08-0.1％、Mo：0.01-0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的合金A与合金B的组成相近，同时也考虑到合金A、合金B在主轴上的具体作用，进行成分的微调，以更符合两者的具体实用性性能。

本发明在合理选用材料及配比的同时还提供了另一种技术方案：

一种机械主轴的制备方法，包括如下步骤：

(1)合金冶炼：将合金A、合金B分别混合熔融形成合金液A、合金液B；

(2)成型：先将柱形模具进行加热，再倒入合金液A，待合金液A芯部冷却后，倒出余下的合金液A，模具冷却至室温，然后倒入合金液B形成主轴坯件；

(3)热处理：将坯件置于真空容器中，充入合金化气体并加热，然后对坯件进行机械加工得主轴半成品，最后将主轴半成品在真空中退火处理得主轴成品。