高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高精密數(shù)控加工中心的加工過(guò)程中，刀柄的錐部與機(jī)床主軸配合并連接在一起，刀柄前端的工具部通過(guò)螺釘將刀具安裝在刀柄上，刀柄做為加工過(guò)程中的關(guān)鍵零件，是加工中心精度控制的最后環(huán)節(jié)之一，高精密數(shù)控加工中心刀柄的錐面表面硬度必須在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32，而刀柄工具部的硬度在HRC38?42便于加工刀具安裝孔，使得刀柄具有高硬度、高韌性以保證其在長(zhǎng)期使用時(shí)必須具有高耐磨性、高尺寸精度穩(wěn)定性、高耐沖擊性；高精密數(shù)控加工中心刀柄傳統(tǒng)制造方法是由材料是15CrMoA表面滲碳淬火、其他多道熱處理與機(jī)械加工相結(jié)合，整體制造而成，由于高精密數(shù)控加工中心刀柄不同部位的硬度要求不同，使得高精密數(shù)控加工中心刀柄的熱處理過(guò)程復(fù)雜、制造難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高，即使這樣廢品率到達(dá)50%。為了降低生產(chǎn)難度、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本，目前高精密數(shù)控加工中心刀柄公知的制造方法是由:材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32的錐柄與材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部，通過(guò)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊將這兩種材料焊接在一起制造成高精密數(shù)控加工中心刀柄，由于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是熔化焊，焊縫內(nèi)部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大，焊接熱影響區(qū)大，刀柄的抗沖擊性差，容易從焊縫處斷裂，導(dǎo)致刀柄報(bào)廢，廢品率達(dá)30%，使得企業(yè)生產(chǎn)成本高，效益降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32的錐柄與材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部，通過(guò)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊制造的高精密數(shù)控加工中心刀柄，焊縫內(nèi)部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大，焊接時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致焊接熱影響區(qū)大，刀柄的抗沖擊性差，容易從焊縫處斷裂，導(dǎo)致刀柄報(bào)廢，使得企業(yè)生產(chǎn)成本高，效益降低的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法。
[0004]解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是:將材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32的錐柄夾持在摩擦焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾具中，將材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部夾持在摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具中；以轉(zhuǎn)速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接1.8?2.2秒；再以轉(zhuǎn)速900rpm，二級(jí)摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉(zhuǎn)速1200rpm，三級(jí)摩擦壓力240?250MPa，進(jìn)行穩(wěn)定摩擦焊接5?6.5秒后剎車(chē)制動(dòng)；剎車(chē)制動(dòng)的同時(shí)加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。采用三級(jí)摩擦的方式，克服了焊件材料硬度高、焊接面溫度場(chǎng)低、熱擴(kuò)散作用弱、不易焊接的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32的錐柄與材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部采用摩擦焊接方法制造刀桿，因摩擦焊接是固相焊接，焊接處沒(méi)有做為填充金屬的焊絲或焊條，焊接時(shí)母材也沒(méi)有熔化，焊縫處沒(méi)有氣孔、夾渣等焊接缺陷；在壓力、摩擦熱的作用下使得錐柄和工具部焊接面之間分子的熱擴(kuò)散增強(qiáng)，焊縫處的抗拉強(qiáng)度σ 680MP a、沖擊韌性ak彡80J/cm2，節(jié)約了時(shí)間、降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率提高到800件/日?960件/日，產(chǎn)品合格率提高到99.98%，改善了操作人員的焊接工況。真正使高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接制造成為一種節(jié)能、降耗、環(huán)保、高效的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。
[0006]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
[0007]圖1:錐柄摩擦焊接前結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2:工具部摩擦焊接前結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3:錐柄與工具部摩擦焊接后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1.錐柄2.工具部
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1:HSK80型高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接。將材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32的錐柄I夾持在摩擦焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾具中，將材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部2夾持在摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具中；以轉(zhuǎn)速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接1.8?2.2秒；再以轉(zhuǎn)速900rpm，二級(jí)摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉(zhuǎn)速1200rpm，三級(jí)摩擦壓力240?250MPa，進(jìn)行穩(wěn)定摩擦焊接5?6.5秒后剎車(chē)制動(dòng)；剎車(chē)制動(dòng)的同時(shí)加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。
[0012]經(jīng)檢測(cè)，焊接后的HSK80型高精密數(shù)控加工中心刀柄焊縫處的抗拉強(qiáng)度σ 680MP a、沖擊韌性 ak彡 80J/cm2o
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:將錐柄(I)夾持在摩擦焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾具中，將工具部(2)夾持在摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具中；以轉(zhuǎn)速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接L 8?2.2秒；再以轉(zhuǎn)速900rpm，二級(jí)摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉(zhuǎn)速1200rpm，三級(jí)摩擦壓力240?250MPa，進(jìn)行穩(wěn)定摩擦焊接5?6.5秒后剎車(chē)制動(dòng)；剎車(chē)制動(dòng)的同時(shí)加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:錐柄(I)的材料是15CrMoA，表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27?32。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:工具部(2)的材料是3Cr2MoA，整體淬火硬度在HRC38?42。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:采用三級(jí)摩擦。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高精密數(shù)控加工中心刀柄的摩擦焊接方法。將材料是15CrMoA表面滲碳淬火表面硬度在HRC60以上，心部硬度在HRC27～32的錐柄(1)夾持在摩擦焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)夾具中，將材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38～42的工具部(2)夾持在摩擦焊機(jī)的移動(dòng)夾具中；以轉(zhuǎn)速740rpm，起始摩擦壓力60～70MPa，摩擦焊接1.8～2.2秒；再以轉(zhuǎn)速900rpm，二級(jí)摩擦壓力100～120MPa，摩擦焊接3～4秒；再以轉(zhuǎn)速1200rpm，三級(jí)摩擦壓力240～250MPa，進(jìn)行穩(wěn)定摩擦焊接5～6.5秒后剎車(chē)制動(dòng)；剎車(chē)制動(dòng)的同時(shí)加以330～340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6～8秒。
【IPC分類(lèi)】B23K20/233, B23K20/12, B23K101/20
【公開(kāi)號(hào)】CN104923908
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510305874
【發(fā)明人】侯軍才
【申請(qǐng)人】陜西理工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日