一种微型轴的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种微型轴的制造方法，采用本申请所述的微型轴的制造方法，能够有效地提高微型轴的表面强度，同时改善微型轴的柔韧性，而且加工精度大大提高，能够满足具有超高精度的机器的要求。利用本申请的制造方法加工的微型轴，直径公差通常保持在0.001-0.002，表面粗糙度为Rmax0.3S，圆度0.0003，直度0.0005。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于机械元件精密加工

技术介绍
微型轴是一种尺寸相对较小而且精度高的精密轴，主要材料有碳钢，不锈钢，铜或铝等金属材质，表面处理主要有镀锌，镍，或渗碳等，主要应用于手机中的微型振动马达、按摩器、打印机、复印机、汽车零部件中的转轴、扫描仪或CD/VCD等产品中。主要的加工方法包括通过冲断机将不锈钢丝冲断形成毛坯，再进行热处理，磨削，表面处理，车削，研磨及抛光等工艺，以及分选，包装等。主要加工设备有磨床，车床，仪表车，热处理，抛筒等。现有微型轴的制造方法往往导致微型轴端面不平整，表面参数和尺寸公差无法满足工程要求，影响微型轴的安装使用。现有技术中的微型轴加工方式的例子包括，例如文献CN 103100828A中公开了，不仅可保证微型轴的端面平整，而且还可提高微型轴的产品的表面硬度、耐磨性及耐腐蚀性等。该方法包括以下步骤:(a)下料:将原材料盘丝校直按后序工艺的要求长度截断；(b)热处理:将截断的原材料放入烤炉中并以200?800mm/min的速度通过烤炉，烤炉温度为900?1200°C，以提高表面硬度；(c)深冷处理:对经过热处理的原材料放入深冷箱中2?4小时，箱内温度为-150?-200°C，以提高原材料的耐磨性、耐腐蚀性和尺寸稳定性；(d)装模:将已经热处理和深冷后的原材料装入由多个端面磨夹具组成的切割模具中；(e)线切割:通过线切割将端面磨夹具内的原材料切断，使各端面磨夹具内形成微型轴毛坯；(f)磨端面:将端面磨夹具放入平面磨床上对毛坯两端端面进行研磨，提高端面的平面度及与轴心的垂直度；(g)粗磨:将毛坯从端面磨夹具中取出并通过无心磨床对毛坯外径进行磨削，缩小毛坯外径与成品外径的的尺寸偏差；(h)倒角:通过倒角机对毛坯两端端面进行倒角处理；(i)回火:对经过倒角处理的毛坯放入回火炉中1.5?5小时，回火温度120?200°C，并使毛坯自然冷却；(j)精磨:通过无心磨床对经过倒角的毛坯外径再次进行磨削，使毛坯外径符合微型轴的要求尺寸并提高毛坯的圆度；(k)研磨抛光:利用抛光机对毛坯表面进行抛磨处理，以去除毛坯表面的磨削痕迹及提高毛坯的表面光洁度，并使毛坯端面倒角从而形成微型轴；(L)检验:通过检测设备检查微型轴的长度、外径尺寸及外观。进一步，所述的烤炉的传输带的转速为300mm/min，烤炉内温度为950°C。所述的深冷箱温度为_198°C，深冷时间为2.5小时。所述的端面磨夹具内的毛坯长度大于成品长度0.4mm。所述的抛光机为滚筒式抛光机，抛光料为颗粒状的棕刚玉或陶瓷。所述的检测设备为高速摄像检测系统或检验模版。文献CN102528581A也公开了一种带圆角的微型轴加工工艺，包括以下工艺步骤:将加工成段的微型轴进行去毛刺处理；热处理，对微型轴进行热处理，提高微型轴的硬度；对微型轴进行深冷处理，进一步提高其硬度；磨削，通过无心机研磨，使得微型轴的外径相对于成品尺寸预留余量，提高微型轴的圆度，使微型轴表面无损伤；磨端面，通过端面磨床机对微型轴的端面磨平，使得微型轴的端面垂直于微型轴的轴心；研磨，通过行星式滚抛机进行研磨，去除微型轴的表面磨削痕迹，使得微型轴的外径达到成品尺寸要求，使得微型轴的端面形成圆角；筛选出加工好的微型轴。还设有磨端面的工艺，使得微型轴端面相对于轴心的垂直度好，所以后期加工出的圆角也能垂直与微型轴的轴心，使得微型轴安装时可以紧贴且垂直于安装面，且磨削工艺在倒圆之前，不会对圆角造成影响。另外，利用行星式滚抛机的研磨，将微型轴的圆角研磨出，同时，去除磨削工艺带来的痕迹，省略了一次研磨工艺，使得工艺步骤减少，加工成本降低。而且所述的去毛刺、热处理、深冷处理、磨削、研磨等工艺条件均无特别要求，其工艺简单易行，通俗易懂，为普通技术人员可以知晓及操作完成。所述圆角是指端面与外圆交汇处磨削倒圆所形成的圆角。所述行星式滚抛机利用行星式滚抛机的滚动研磨的特点，提高了加工和效率，节约加工时间，所述研磨石为高瓶瓷，直径为3毫米，当然也可以适当变换，一般直径在2毫米至5毫米之间。研磨时间根据产品的特性及需求确定，在研磨过程中，可以暂停并观察微型轴的研磨情况，根据不同的产品特性及产品需求来调整研磨时间，使得微型轴达到最好的研磨效果，即产品需要的倒圆角端面。所加工的微型轴直径为0.8毫米，长度为5毫米。当然也可以变换为其他尺寸，比较便于加工的微型轴尺寸范围为，长度为I毫米至20毫米，直径为0.6毫米至2毫米。所述微型轴直径小于2mm，由于直径越小的轴，所需要的研磨加工越短，加工效果也更好，所以对于直径太大的轴，超出微型轴范畴的并不适合本工艺，同样，微型轴的长度也不宜过长。现有技术中的去毛刺、热处理、深冷处理、磨削、研磨等工艺都不够精细，无法满足精密类微型轴的工艺要求。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，提高微型轴的精密加工效率，改进微型轴的表面质量和尺寸公差，提高产品质量，本专利技术提出，包括以下步骤:A、制作粗坯料:选取直径接近目标微型轴直径的圆柱形原材料，采用最小进给量为0.0001毫米的由数控机床控制的微进给系统控制金刚石刀具按照工艺要求的长度将圆柱形原材料截断形成微型轴粗坯料；B、正火及淬火:首先采用高频感应加热器将微型轴粗坯料以大于50°C /分的速度迅速加热到970度，在该温度下空冷正火，获得均匀分布的珠光体；在微型轴粗坯料平均温度降低到900°C时，采用挠性喷嘴迅速向微型轴粗坯料均匀地喷洒掺入了防锈剂的冷却水进行淬火，使微型轴粗坯料表面的硬度达到50HRC以上，冷却水的水压大于或等于0.1MPa,冷却水的流量大于或等于10L/s ；C、回火:在淬火过程中微型轴粗坯料的平均温度降低到200°C时，停止喷水，回火320分钟，增加微型轴粗坯料的柔韧性；D、深冷处理:将微型轴粗坯料送入温度为-100°C的环境中深冷处理2小时，并再次加热、回火；E、无心磨削:采用绿色碳化硅类磨料，利用精细修整的粒度为60-80的砂轮进行磨削，加工精度为I μ m，表面粗糙度为Ra0.025 μ m以下，磨削结束时利用激光非接触测量装置测量微型轴的外径，控制微型轴的外径比成品尺寸大2微米以内；F、磨端面:将端面磨夹具放入平面磨床上对毛坯两端端面进行研磨，提高端面的平面度及与轴心的垂直度；G、对于有特殊外形要求的微型轴，需要进行车槽、铣扁、滚花、钻孔和/或滚齿操作；对于直杆光轴直接进行H步骤；H、超精研磨:采用低发泡氨基甲酸乙酯和磨料混合制成的氨基甲酸酯油石进行滚动研磨，在油石和微型轴被加工表面之间加上抛光液，提高加工效果；1、抛光:采用由强磁性微粉、表面活化剂和运载液体构成的悬浮液进行磁流体抛光。J、利用高速检测机进行检测:采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给图像处理系统，由图像处理系统进行运算，实现自动识别功能，筛选出符合制造精度的合格微型轴。所述的强磁性微粉为10-15 μ m大小的Fe304。采用本申请所述的微型轴的制造方法，能够有效地提高微型轴的表面强度，同时改善微型轴的柔韧性，而且加工精度大大提高，能够满足具有超高精度的机器的要求。利用本申请的制造方法加工的微型轴，直径公差通常保持在0.0 O1- 0.0 O 2，表面粗糙度为Rmax0.3S，圆度 0.000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型轴的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制作粗坯料：选取直径接近目标微型轴直径的圆柱形原材料，采用最小进给量为0.0001毫米的由数控机床控制的微进给系统控制金刚石刀具按照工艺要求的长度将圆柱形原材料截断形成微型轴粗坯料；B、正火及淬火：首先采用高频感应加热器将微型轴粗坯料以大于50℃/分的速度迅速加热到970度，在该温度下空冷正火，获得均匀分布的珠光体；在微型轴粗坯料平均温度降低到900℃时，采用挠性喷嘴迅速向微型轴粗坯料均匀地喷洒掺入了防锈剂的冷却水进行淬火，使微型轴粗坯料表面的硬度达到50HRC以上，冷却水的水压大于或等于0.1MPa，冷却水的流量大于或等于10L/s；C、回火：在淬火过程中微型轴粗坯料的平均温度降低到200℃时，停止喷水，回火320分钟，增加微型轴粗坯料的柔韧性；D、深冷处理：将微型轴粗坯料送入温度为‑100℃的环境中深冷处理2小时，并再次加热、回火；E、无心磨削：采用绿色碳化硅类磨料，利用精细修整的粒度为60‑80的砂轮进行磨削，加工精度为1μm，表面粗糙度为Ra0.025μm以下，磨削结束时利用激光非接触测量装置测量微型轴的外径，控制微型轴的外径比成品尺寸大2微米以内；F、磨端面：将端面磨夹具放入平面磨床上对毛坯两端端面进行研磨，提高端面的平面度及与轴心的垂直度；G、对于有特殊外形要求的微型轴，需要进行车槽、铣扁、滚花、钻孔和/或滚齿操作；对于直杆光轴直接进行H步骤；H、超精研磨：采用低发泡氨基甲酸乙酯和磨料混合制成的氨基甲酸酯油石进行滚动研磨，在油石和微型轴被加工表面之间加上抛光液，提高加工效果；I、抛光：采用由强磁性微粉、表面活化剂和运载液体构成的悬浮液进行磁流体抛光；J、利用高速检测机进行检测：采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给图像处理系统，由图像处理系统进行运算，实现自动识别功能，筛选出符合制造精度的合格微型轴。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志刚，邱朋清，
申请(专利权)人：温州神一微型轴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33