一種微型軸的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型軸的制造方法，屬于機(jī)械元件精密加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微型軸是一種尺寸相對(duì)較小而且精度高的精密軸，主要材料有碳鋼，不銹鋼，銅或鋁等金屬材質(zhì)，表面處理主要有鍍鋅，鎳，或滲碳等，主要應(yīng)用于手機(jī)中的微型振動(dòng)馬達(dá)、按摩器、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、汽車零部件中的轉(zhuǎn)軸、掃描儀或CD/VCD等產(chǎn)品中。主要的加工方法包括通過(guò)沖斷機(jī)將不銹鋼絲沖斷形成毛坯，再進(jìn)行熱處理，磨削，表面處理，車削，研磨及拋光等工藝，以及分選，包裝等。主要加工設(shè)備有磨床，車床，儀表車，熱處理，拋筒等?，F(xiàn)有微型軸的制造方法往往導(dǎo)致微型軸端面不平整，表面參數(shù)和尺寸公差無(wú)法滿足工程要求，影響微型軸的安裝使用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的微型軸加工方式的例子包括，例如文獻(xiàn)CN 103100828A中公開了一種微型軸的制造方法，不僅可保證微型軸的端面平整，而且還可提高微型軸的產(chǎn)品的表面硬度、耐磨性及耐腐蝕性等。該方法包括以下步驟:(a)下料:將原材料盤絲校直按后序工藝的要求長(zhǎng)度截?cái)啵?b)熱處理:將截?cái)嗟脑牧戏湃肟緺t中并以200?800mm/min的速度通過(guò)烤爐，烤爐溫度為900?1200°C，以提高表面硬度；(c)深冷處理:對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理的原材料放入深冷箱中2?4小時(shí)，箱內(nèi)溫度為-150?-200°C，以提高原材料的耐磨性、耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性；(d)裝模:將已經(jīng)熱處理和深冷后的原材料裝入由多個(gè)端面磨夾具組成的切割模具中；(e)線切割:通過(guò)線切割將端面磨夾具內(nèi)的原材料切斷，使各端面磨夾具內(nèi)形成微型軸毛坯；(f)磨端面:將端面磨夾具放入平面磨床上對(duì)毛坯兩端端面進(jìn)行研磨，提高端面的平面度及與軸心的垂直度；(g)粗磨:將毛坯從端面磨夾具中取出并通過(guò)無(wú)心磨床對(duì)毛坯外徑進(jìn)行磨削，縮小毛坯外徑與成品外徑的的尺寸偏差；(h)倒角:通過(guò)倒角機(jī)對(duì)毛坯兩端端面進(jìn)行倒角處理；(i)回火:對(duì)經(jīng)過(guò)倒角處理的毛坯放入回火爐中1.5?5小時(shí)，回火溫度120?200°C，并使毛坯自然冷卻；(j)精磨:通過(guò)無(wú)心磨床對(duì)經(jīng)過(guò)倒角的毛坯外徑再次進(jìn)行磨削，使毛坯外徑符合微型軸的要求尺寸并提高毛坯的圓度；(k)研磨拋光:利用拋光機(jī)對(duì)毛坯表面進(jìn)行拋磨處理，以去除毛坯表面的磨削痕跡及提高毛坯的表面光潔度，并使毛坯端面倒角從而形成微型軸；(L)檢驗(yàn):通過(guò)檢測(cè)設(shè)備檢查微型軸的長(zhǎng)度、外徑尺寸及外觀。進(jìn)一步，所述的烤爐的傳輸帶的轉(zhuǎn)速為300mm/min，烤爐內(nèi)溫度為950°C。所述的深冷箱溫度為_198°C，深冷時(shí)間為2.5小時(shí)。所述的端面磨夾具內(nèi)的毛坯長(zhǎng)度大于成品長(zhǎng)度0.4mm。所述的拋光機(jī)為滾筒式拋光機(jī)，拋光料為顆粒狀的棕剛玉或陶瓷。所述的檢測(cè)設(shè)備為高速攝像檢測(cè)系統(tǒng)或檢驗(yàn)?zāi)０妗?br>[0004]文獻(xiàn)CN102528581A也公開了一種帶圓角的微型軸加工工藝，包括以下工藝步驟:將加工成段的微型軸進(jìn)行去毛刺處理；熱處理，對(duì)微型軸進(jìn)行熱處理，提高微型軸的硬度；對(duì)微型軸進(jìn)行深冷處理，進(jìn)一步提高其硬度；磨削，通過(guò)無(wú)心機(jī)研磨，使得微型軸的外徑相對(duì)于成品尺寸預(yù)留余量，提高微型軸的圓度，使微型軸表面無(wú)損傷；磨端面，通過(guò)端面磨床機(jī)對(duì)微型軸的端面磨平，使得微型軸的端面垂直于微型軸的軸心；研磨，通過(guò)行星式滾拋機(jī)進(jìn)行研磨，去除微型軸的表面磨削痕跡，使得微型軸的外徑達(dá)到成品尺寸要求，使得微型軸的端面形成圓角；篩選出加工好的微型軸。還設(shè)有磨端面的工藝，使得微型軸端面相對(duì)于軸心的垂直度好，所以后期加工出的圓角也能垂直與微型軸的軸心，使得微型軸安裝時(shí)可以緊貼且垂直于安裝面，且磨削工藝在倒圓之前，不會(huì)對(duì)圓角造成影響。另外，利用行星式滾拋機(jī)的研磨，將微型軸的圓角研磨出，同時(shí)，去除磨削工藝帶來(lái)的痕跡，省略了一次研磨工藝，使得工藝步驟減少，加工成本降低。而且所述的去毛刺、熱處理、深冷處理、磨削、研磨等工藝條件均無(wú)特別要求，其工藝簡(jiǎn)單易行，通俗易懂，為普通技術(shù)人員可以知曉及操作完成。所述圓角是指端面與外圓交匯處磨削倒圓所形成的圓角。所述行星式滾拋機(jī)利用行星式滾拋機(jī)的滾動(dòng)研磨的特點(diǎn)，提高了加工和效率，節(jié)約加工時(shí)間，所述研磨石為高瓶瓷，直徑為3毫米，當(dāng)然也可以適當(dāng)變換，一般直徑在2毫米至5毫米之間。研磨時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品的特性及需求確定，在研磨過(guò)程中，可以暫停并觀察微型軸的研磨情況，根據(jù)不同的產(chǎn)品特性及產(chǎn)品需求來(lái)調(diào)整研磨時(shí)間，使得微型軸達(dá)到最好的研磨效果，即產(chǎn)品需要的倒圓角端面。所加工的微型軸直徑為0.8毫米，長(zhǎng)度為5毫米。當(dāng)然也可以變換為其他尺寸，比較便于加工的微型軸尺寸范圍為，長(zhǎng)度為I毫米至20毫米，直徑為0.6毫米至2毫米。所述微型軸直徑小于2mm，由于直徑越小的軸，所需要的研磨加工越短，加工效果也更好，所以對(duì)于直徑太大的軸，超出微型軸范疇的并不適合本工藝，同樣，微型軸的長(zhǎng)度也不宜過(guò)長(zhǎng)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的去毛刺、熱處理、深冷處理、磨削、研磨等工藝都不夠精細(xì)，無(wú)法滿足精密類微型軸的工藝要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上技術(shù)問題，提高微型軸的精密加工效率，改進(jìn)微型軸的表面質(zhì)量和尺寸公差，提高產(chǎn)品質(zhì)量，本發(fā)明提出一種微型軸的制造方法，包括以下步驟:
[0007]A、制作粗坯料:選取直徑接近目標(biāo)微型軸直徑的圓柱形原材料，采用最小進(jìn)給量為0.0001毫米的由數(shù)控機(jī)床控制的微進(jìn)給系統(tǒng)控制金剛石刀具按照工藝要求的長(zhǎng)度將圓柱形原材料截?cái)嘈纬晌⑿洼S粗坯料；
[0008]B、正火及淬火:首先采用高頻感應(yīng)加熱器將微型軸粗坯料以大于50°C /分的速度迅速加熱到970度，在該溫度下空冷正火，獲得均勻分布的珠光體；在微型軸粗坯料平均溫度降低到900°C時(shí)，采用撓性噴嘴迅速向微型軸粗坯料均勻地噴灑摻入了防銹劑的冷卻水進(jìn)行淬火，使微型軸粗坯料表面的硬度達(dá)到50HRC以上，冷卻水的水壓大于或等于0.1MPa,冷卻水的流量大于或等于10L/s ；
[0009]C、回火:在淬火過(guò)程中微型軸粗坯料的平均溫度降低到200°C時(shí)，停止噴水，回火320分鐘，增加微型軸粗坯料的柔韌性；
[0010]D、深冷處理:將微型軸粗坯料送入溫度為-100°C的環(huán)境中深冷處理2小時(shí)，并再次加熱、回火；
[0011]E、無(wú)心磨削:采用綠色碳化硅類磨料，利用精細(xì)修整的粒度為60-80的砂輪進(jìn)行磨削，加工精度為I μ m，表面粗糙度為Ra0.025 μ m以下，磨削結(jié)束時(shí)利用激光非接觸測(cè)量裝置測(cè)量微型軸的外徑，控制微型軸的外徑比成品尺寸大2微米以內(nèi)；
[0012]F、磨端面:將端面磨夾具放入平面磨床上對(duì)毛坯兩端端面進(jìn)行研磨，提高端面的平面度及與軸心的垂直度；
[0013]G、對(duì)于有特殊外形要求的微型軸，需要進(jìn)行車槽、銑扁、滾花、鉆孔和/或滾齒操作；對(duì)于直桿光軸直接進(jìn)行H步驟；
[0014]H、超精研磨:采用低發(fā)泡氨基甲酸乙酯和磨料混合制成的氨基甲酸酯油石進(jìn)行滾動(dòng)研磨，在油石和微型軸被加工表面之間加上拋光液，提高加工效果；
[0015]1、拋光:采用由強(qiáng)磁性微粉、表面活化劑和運(yùn)載液體構(gòu)成的懸浮液進(jìn)行磁流體拋光。
[0016]J、利用高速檢測(cè)機(jī)進(jìn)行檢測(cè):采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給圖像處理系統(tǒng)，由圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能，篩選出符合制造精度的合格微型軸。
[0017]所述的強(qiáng)磁性微粉為10-15 μ m大小的Fe304。
[0018]采用本申請(qǐng)所述的微型軸的制造方法，能夠有效地提高微型軸的表面強(qiáng)度，同時(shí)改善微型軸的柔韌性，而且加工精度大大提高，能夠滿足具有超高精度的機(jī)器的要求。利用本申請(qǐng)的制造方法加工的微型軸，直徑公差通常保持在0.0 O1- 0.0 O 2，表面粗糙度為Rmax0.3S，圓度 0.0003，直度 0.0005。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面介紹本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】，需要指出的是，該【具體實(shí)施方式】?jī)H用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制。顯然，所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明所述的微型軸的制造方法，包括以下步驟:
[0021]A、制作粗坯料:選取直徑接近目標(biāo)微型軸直徑的圓柱形原材料，采用最