高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接方法。
【背景技術】
[0002]高精密數控加工中心的加工過程中，刀柄的錐部與機床主軸配合并連接在一起，刀柄前端的工具部通過螺釘將刀具安裝在刀柄上，刀柄做為加工過程中的關鍵零件，是加工中心精度控制的最后環節之一，高精密數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期使用時必須具有高耐磨性、高尺寸精度穩定性、高耐沖擊性；高精密數控加工中心刀柄傳統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械加工相結合，整體制造而成，由于高精密數控加工中心刀柄不同部位的硬度要求不同，使得高精密數控加工中心刀柄的熱處理過程復雜、制造難度大、生產周期長、生產成本高，即使這樣廢品率到達50%。為了降低生產難度、縮短生產周期、降低生產成本，目前高精密數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，通過二氧化碳氣體保護焊將這兩種材料焊接在一起制造成高精密數控加工中心刀柄，由于二氧化碳氣體保護焊是熔化焊，焊縫內部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大，焊接熱影響區大，刀柄的抗沖擊性差，容易從焊縫處斷裂，導致刀柄報廢，廢品率達30%，使得企業生產成本高，效益降低。
【發明內容】
[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，通過二氧化碳氣體保護焊制造的高精密數控加工中心刀柄，焊縫內部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大，焊接時間長導致焊接熱影響區大，刀柄的抗沖擊性差，容易從焊縫處斷裂，導致刀柄報廢，使得企業生產成本高，效益降低的問題。本發明提供一種高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接方法。
[0004]解決其技術問題所采用的方案是: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的旋轉夾具中，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的移動夾具中；以轉速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接1.8?2.2秒；再以轉速900rpm，二級摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉速1200rpm，三級摩擦壓力240?250MPa，進行穩定摩擦焊接5?6.5秒后剎車制動；剎車制動的同時加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。采用三級摩擦的方式，克服了焊件材料硬度高、焊接面溫度場低、熱擴散作用弱、不易焊接的問題。
[0005]本發明的有益效果是: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，焊接處沒有做為填充金屬的焊絲或焊條，焊接時母材也沒有熔化，焊縫處沒有氣孔、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散增強，焊縫處的抗拉強度σ 680MP a、沖擊韌性ak彡80J/cm2，節約了時間、降低了生產成本，生產效率提高到800件/日?960件/日，產品合格率提高到99.98%，改善了操作人員的焊接工況。真正使高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接制造成為一種節能、降耗、環保、高效的產業技術。
[0006]下面結合實施例對本發明作進一步說明
[0007]圖1:錐柄摩擦焊接前結構示意圖。
[0008]圖2:工具部摩擦焊接前結構示意圖。
[0009]圖3:錐柄與工具部摩擦焊接后結構示意圖。
[0010]圖中:1.錐柄2.工具部
【具體實施方式】
[0011]實施例1:HSK80型高精密數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夾持在摩擦焊機的旋轉夾具中，將材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38?42的工具部2夾持在摩擦焊機的移動夾具中；以轉速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接1.8?2.2秒；再以轉速900rpm，二級摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉速1200rpm，三級摩擦壓力240?250MPa，進行穩定摩擦焊接5?6.5秒后剎車制動；剎車制動的同時加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。
[0012]經檢測，焊接后的HSK80型高精密數控加工中心刀柄焊縫處的抗拉強度σ 680MP a、沖擊韌性 ak彡 80J/cm2o
【主權項】
1.高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:將錐柄(I)夾持在摩擦焊機的旋轉夾具中，將工具部(2)夾持在摩擦焊機的移動夾具中；以轉速740rpm，起始摩擦壓力60?70MPa，摩擦焊接L 8?2.2秒；再以轉速900rpm，二級摩擦壓力100?120MPa，摩擦焊接3?4秒；再以轉速1200rpm，三級摩擦壓力240?250MPa，進行穩定摩擦焊接5?6.5秒后剎車制動；剎車制動的同時加以330?340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6?8秒。2.根據權利要求1所述的高精密數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.根據權利要求1所述的高精密數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.根據權利要求1所述的高精密數控加工中心刀柄的摩擦焊接方法，其特征是:采用三級摩擦。
【專利摘要】本發明公開了一種高精密數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)夾持在摩擦焊機的旋轉夾具中，將材料是3Cr2MoA整體淬火硬度在HRC38～42的工具部(2)夾持在摩擦焊機的移動夾具中；以轉速740rpm，起始摩擦壓力60～70MPa，摩擦焊接1.8～2.2秒；再以轉速900rpm，二級摩擦壓力100～120MPa，摩擦焊接3～4秒；再以轉速1200rpm，三級摩擦壓力240～250MPa，進行穩定摩擦焊接5～6.5秒后剎車制動；剎車制動的同時加以330～340MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6～8秒。
【IPC分類】B23K20/233, B23K20/12, B23K101/20
【公開號】CN104923908
【申請號】CN201510305874
【發明人】侯軍才
【申請人】陜西理工學院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月2日