Термическая обработка шпинделей

Вид термической обработки и ее режим зависят от выбранной марки стали и требований, предъявляемых к шпин­делю. Цель термической обработки — повышение износостойкости исполнительных поверхностей шпинделя, поверхностей опорных шеек и некоторых других поверхностей шпинделя с сохра­нением «сырой» сердцевины (центральной части материала). Последнее позволяет значительно уменьшить коробление, обеспечивая сохранение перво­начально-полученной высокой точности шпинделя в процессе длитель­ного времени его эксплуатации.

Эффективным методом термической обработки шпинделей является поверхностная закалка. Термическая обработка не должна вызы­вать заметных деформаций и искривления шпинделя. Указанные выше поверхности подлежат закалке и последующему отпуску для достижения твердости HRC_э 46,5 ... 57. Шпиндели, работа­ющие в опорах скольжения, закаливают и до более высокой твердости. После термической обработки поверхности необходимо промыть и очистить от возможной окалины. Поверхностную закалку можно производить несколькими способами.

Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ в последнее время получила наибольшее распространение. Преимущество ее за­ключается в кратковременности нагрева (0,5 ... 20 с) поверхност­ного слоя металла, который подвергается закалке, в то время как остальная часть металла остается не нагретой, а это почти предотвращает деформирование заготовки, На закаливаемой поверхности почти отсутствует окалина. Это позволяет оставлять на отделочные операции можно незначительные припуски. Глубина закаливаемого слоя 1 ... 5 мм, а его твердость выше, чем после закалки другими способами. Нагрев закаливаемой поверхности осуществляются при вращении шпинделя с помощью специальных кольцевых индукто­ров, охватывающих нагреваемый участок. Затем с помощью распыляемой жидкости осуществляют охлаждение закаливаемого участка. Продолжительность закалки наружных поверхностей шпинделя, при напряжении 11 В и силе тока на аноде 9 А, составляет 50 с. Последующий отпуск поверхности шпинделя можно также выполнять на установке ТВЧ или в шахтных печах. В последнем случае шпин­дель нагревают и выдерживают в течение 2,5 ч при температуре 180 °С.

Поверхностная закалка азотированием. Этим способом закаливают шпиндели, изготовленные из сталей 38Х2Ю, 38Х2МЮА и других, содержащих алюминий. Азотированию подвергают обычно шпиндели, работающие в опорах скольжения, когда стремятся добиться минимальной деформации при закалке. Так как эта обработка протекает при сравнительно низкой тем­пературе (550 ... 500 °С), при которой не происходят фазовые превращения металла, то заметных деформаций не наблюдается. Твердость же закаленной поверхности достигает HRC_э 67 ... 69.

Вследствие незначительной деформации шпинделя, с одной стороны, и трудности обработки азотированного слоя металла, с другой, поверхности, подлежащие азотированию, предварительно шлифуют, оставляя небольшой припуск (0,05 ... 0,06 мм) на последующую отделочную операцию шли­фования мелкозернистым абразивным кругом и полирование. Процесс азотирования в целом не представляет ­сложностей, однако продолжительность его составляет несколько часов.