本申請涉及電主軸精密加工和精密裝配領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法。

背景技術(shù)：

1、精密加工和精密裝配工藝是電主軸的核心技術(shù)之—，是確保電主軸高速運(yùn)行精度的關(guān)鍵。然而加工誤差、裝配精度偏低、熱處理工藝不合理將導(dǎo)致電主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向偏心和振動過大，不僅會降低數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量，還會造成噪聲過大，影響主軸的使用壽命。如何優(yōu)化電主軸加工和裝配工藝，提升電主軸產(chǎn)品質(zhì)量是電主軸行業(yè)長期研究的方向。電主軸的加工精度和裝配工藝對數(shù)控機(jī)床的實(shí)際使用和達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求起到至關(guān)重要的作用，在電主軸加工過程中，因此亟需針對關(guān)鍵零部件加工工藝和裝配工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用先進(jìn)的工藝方法和優(yōu)化的工藝參數(shù)，提升電主軸整體精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，優(yōu)化電主軸轉(zhuǎn)軸加工工藝方案，優(yōu)化電主軸電機(jī)壓裝工藝方案，提升電主軸整體精度。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案；

3、一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，包括電主軸轉(zhuǎn)軸加工、電主軸電機(jī)壓裝；

4、所述電主軸轉(zhuǎn)軸加工包括：轉(zhuǎn)軸毛胚依次經(jīng)過鍛造、鍛件退火、粗車削、四段式滲碳淬火、精車削、粗磨外圓、半精磨外圓、五段式滲氮除氫、氮化層深度檢測、氮化層硬度檢測、精磨外圓；粗磨外圓、半精磨外圓、精磨外圓時(shí)，分別進(jìn)行三次頂尖孔修研并利用激光束表面淬硬，加工過程中采用球形頂尖與錐形頂尖配對使用作為加工基準(zhǔn)；

5、所述電主軸電機(jī)壓裝包括：首先進(jìn)行圓柱度檢測和粗糙度檢測，將轉(zhuǎn)軸液氮降溫的同時(shí)轉(zhuǎn)子鐵芯烘箱加熱，直至轉(zhuǎn)軸的外徑冷縮量與轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑膨脹量之和大于或等于總壓裝量，利用螺旋壓套工裝均勻施力。

6、進(jìn)一步地，所述四段式滲碳淬火依次進(jìn)行920℃滲碳18h，950℃油淬3h，600℃保溫6h并以80~100滴/min的速度滴注三乙醇胺和酒精1:1混合液，930℃去應(yīng)力回火4h，四段式滲碳淬火工序完成后出爐空冷。

7、進(jìn)一步地，所述五段式滲氮除氫依次是510℃滲氮5h，550℃滲氮25h，570℃滲氮8h，570℃滲氮18h，通入氨氣200℃保溫6h除氫，氮化層深度>0.3mm，氮化層硬度≥900hv。

8、進(jìn)一步地，所述三次頂尖孔修研并利用激光束表面淬硬后，粗磨外圓、半精磨外圓、精磨外圓時(shí)頂尖孔修研后粗糙度值分別大于0.4um、0.2um、0.1um，頂尖孔進(jìn)行激光束表面淬硬熱處理，硬度大于hrc45。

9、進(jìn)一步地，球形頂尖與錐形頂尖的球體任意截面均為圓形，保證頂尖與頂尖孔在定位截面上始終保持圓周線接觸狀態(tài)。

10、進(jìn)一步地，所述螺旋壓套工裝采用不銹鋼不導(dǎo)磁材料，利用軸端部螺紋孔作為支承受力點(diǎn)，隨溫度下降，除徑向收緊外，軸向也逐漸收緊，在壓裝后的降溫過程中不斷旋緊螺旋壓套工裝，持續(xù)施壓消除軸向收緊間隙，直至轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯，或者水冷套與定子鐵芯的溫差為零，相對轉(zhuǎn)軸或水冷套停止軸向收縮為止。

11、進(jìn)一步地，當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)軸與電主軸電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯大過盈量熱脹冷縮壓裝時(shí)將二硫化鉬潤滑劑和環(huán)氧樹脂膠粘劑分別涂在轉(zhuǎn)軸外圓表面和轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔表面，當(dāng)進(jìn)行水冷套與定子鐵芯大過盈量熱時(shí)將防腐防銹劑和二硫化鉬潤滑劑先后涂在定子鐵芯內(nèi)孔表面并將環(huán)氧樹脂膠粘劑涂在水套表面。

12、有益效果：

13、1、傳統(tǒng)的電主軸轉(zhuǎn)軸采用三段式淬火，本發(fā)明的電主軸轉(zhuǎn)軸加工工藝采用非傳統(tǒng)的四段式滲碳淬火，加入極少人關(guān)注的三乙醇胺和酒精1:1混合液，混合液以80~100滴/min的速度滴注并600℃保溫6h，此工序可以提高轉(zhuǎn)軸的耐磨性并降低脆性。

14、2、傳統(tǒng)的電主軸滲氮工藝采用二段式或者三段式，并極少人考慮滲碳后除氫的益處，本發(fā)明的電主軸轉(zhuǎn)軸加工工藝采用非傳統(tǒng)的五段式滲氮除氫法，隨著滲氮段數(shù)的增多，主軸表面層的抗拉強(qiáng)度和硬度都呈上升趨勢，而對主軸心部的抗拉強(qiáng)度和硬度影響不大。本發(fā)明增加通入氨氣200℃保溫6h除氫的工序，氮化可以用來提高工件的耐磨性及疲勞強(qiáng)度，但是在氮化過程中一般使用無水氨氣作為供氮介質(zhì)，隨著n原子的滲入，h原子也滲入到金屬基體內(nèi)，如果大量的h原子聚集在工件的表層晶界上，形成?h2?分子狀態(tài)，隨著?h2?含量增加，h2?壓力也增大，當(dāng)?h2?壓力大到此處金屬本身的屈服強(qiáng)度時(shí),?產(chǎn)生塑性變形,?進(jìn)而產(chǎn)生微裂紋，隨著?h2?分子的不斷析出,?裂紋不斷擴(kuò)展,?多處裂紋互相連接后,?就會產(chǎn)生沿晶界的氮化層剝落。在?距?離?表?面?0.08?mm?處?，?h2?分?子?的?含?量?急?劇?下降，h2?分?子不向心部擴(kuò)散，但是在適當(dāng)?shù)臏囟群瓦m當(dāng)?shù)臍夥障拢?h2?可以向金屬外部擴(kuò)散，所以選擇合理的除氫工藝可以使?h2?含量降到最低值，從而減少或防止氮化層的剝落現(xiàn)象。

15、3、傳統(tǒng)的頂尖孔修研后沒有激光束表面淬硬工序，本發(fā)明中采用激光束表面淬火熱處理技術(shù)，可以對主軸表面進(jìn)行激光束的照射，從而使主軸表面形成一層高硬度的淬硬層。激光束具有較高的能量，能夠迅速完成加工，尤其是進(jìn)行局部加工時(shí)，基本不會影響激光束照射不到的區(qū)域，確保了工件的精度；工件的尺寸、外型等因素不會妨礙激光的使用，而且不需要介質(zhì)進(jìn)行冷卻處理，熱處理速度快、效率高。

16、4、與傳統(tǒng)的雙錐形頂尖不同，本發(fā)明采用球形頂尖與錐形頂尖配對使用作為加工基準(zhǔn)，優(yōu)勢互補(bǔ)。球體任意截面均為圓形，保證頂尖與頂尖孔在定位截面上始終保持圓周線接觸狀態(tài)，即使兩頂尖孔存在較明顯的錐度誤差和同軸度誤差，也不會改變其圓周線接觸狀態(tài)。

17、5、極少人關(guān)注壓裝過程中，過大摩擦力對過盈連接的兩個(gè)接觸面可能造成的拉傷問題，極少人關(guān)注實(shí)際使用過程中，過盈連接的兩個(gè)接觸面處的防腐防銹預(yù)防措施。本發(fā)明中當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)軸與電主軸電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯大過盈量熱脹冷縮壓裝時(shí)將二硫化鉬潤滑劑和環(huán)氧樹脂膠粘劑分別涂在轉(zhuǎn)軸外圓表面和轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔表面，當(dāng)進(jìn)行水冷套與定子鐵芯大過盈量熱壓裝時(shí)將防腐防銹劑和二硫化鉬潤滑劑先后涂在定子鐵芯內(nèi)孔表面并將環(huán)氧樹脂膠粘劑涂在水冷套表面。二硫化鉬是一種耐磨潤滑劑，涂少量在過盈連接壓裝的起始位置，可以提高壓裝成功率。電主軸工作時(shí)水冷套中通入冷卻液，防銹劑可以防止冷卻液腐蝕定子鐵芯，另外二硫化鉬可能對銅有腐蝕作用，添加少量防腐劑也有利于提高定子鐵芯抗腐蝕性。

技術(shù)特征：

1.一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，包括電主軸轉(zhuǎn)軸加工、電主軸電機(jī)壓裝；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，所述四段式滲碳淬火依次進(jìn)行920℃滲碳18h，950℃油淬3h，600℃保溫6h并以80~100滴/min的速度滴注三乙醇胺和酒精1:1混合液，930℃去應(yīng)力回火4h，四段式滲碳淬火工序完成后出爐空冷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，所述五段式滲氮除氫依次是510℃滲氮5h，550℃滲氮25h，570℃滲氮8h，570℃滲氮18h，通入氨氣200℃保溫6h除氫，氮化層深度>0.3mm，氮化層硬度≥900hv。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，所述三次頂尖孔修研并利用激光束表面淬硬后，粗磨外圓、半精磨外圓、精磨外圓時(shí)頂尖孔修研后粗糙度值分別大于0.4um、0.2um、0.1um，頂尖孔進(jìn)行激光束表面淬硬熱處理，硬度大于hrc45。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，球形頂尖與錐形頂尖的球體任意截面均為圓形，保證頂尖與頂尖孔在定位截面上始終保持圓周線接觸狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，所述螺旋壓套工裝采用不銹鋼不導(dǎo)磁材料，利用軸端部螺紋孔作為支承受力點(diǎn)，隨溫度下降，除徑向收緊外，軸向也逐漸收緊，在壓裝后的降溫過程中不斷旋緊螺旋壓套工裝，持續(xù)施壓消除軸向收緊間隙，直至轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子鐵芯，或者水冷套與定子鐵芯的溫差為零，相對轉(zhuǎn)軸或水冷套停止軸向收縮為止。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)軸與電主軸電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯大過盈量熱脹冷縮壓裝時(shí)將二硫化鉬潤滑劑和環(huán)氧樹脂膠粘劑分別涂在轉(zhuǎn)軸外圓表面和轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔表面，當(dāng)進(jìn)行水冷套與定子鐵芯大過盈量熱時(shí)將防腐防銹劑和二硫化鉬潤滑劑先后涂在定子鐵芯內(nèi)孔表面并將環(huán)氧樹脂膠粘劑涂在水套表面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種數(shù)控機(jī)床用電主軸精密加工和精密裝配方法，對電主軸轉(zhuǎn)軸加工工藝、電主軸電機(jī)壓裝工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在轉(zhuǎn)軸加工過程中采用四段式滲碳淬火、五段式滲氮除氫、三次頂尖孔修研并激光束表面淬硬、球形頂尖與錐形頂尖配對使用作為加工基準(zhǔn)；在電主軸電機(jī)壓裝過程中，設(shè)計(jì)螺旋壓套工裝，當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)軸與電主軸電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯大過盈量熱脹冷縮壓裝時(shí)將二硫化鉬潤滑劑和環(huán)氧樹脂膠粘劑分別涂在轉(zhuǎn)軸外圓表面和轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔表面，當(dāng)進(jìn)行水冷套與定子鐵芯大過盈量熱壓裝時(shí)將防腐防銹劑和二硫化鉬潤滑劑先后涂在定子鐵芯內(nèi)孔表面并將環(huán)氧樹脂膠粘劑涂在水冷套表面。

技術(shù)研發(fā)人員：梁錦華,許海平,周鵬,李寧,陳曦,劉舒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：齊魯中科電工先進(jìn)電磁驅(qū)動技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9