作者：張文廣，呂長君，於立泳，蔡春梅，黃鑫
單位：齊重數控裝備股份有限公司
PART.1
序言
齊重數控裝備股份有限公司的前身是享有國家“十八羅漢廠”美譽的齊齊哈爾第一機床廠。1950年建廠，艱苦創業，幾經變革沉浮仍傲然屹立並不斷地向高精端發展，產品也在不斷推陳出新。2018年生產的產品CK93200×50/20L-NC（201710004-1808）程式碼（2959）數控氣缸套鏜車床，可一次性裝夾完成內孔、外圓的加工，用於加工重型軸類和其他迴轉類零件，具有數控重型車床和數控鏜的雙重功能。最大鏜孔深度5000mm，鏜孔直徑600～980mm，是目前國內首臺最大數控氣缸套鏜車床。該產品的零件30229空心主軸（見圖1），在鏜杆加工長內孔時，由於懸臂過長，自重和切削力引起鏜杆的撓度變形。為提高大直徑長內孔加工精度和加工穩定性，鏜杆內部裝有兩端定位自定心高剛度支承軸，支承軸伸出後前端採用錐面定位方式，具有定位快速準確的特點。為減小定位錐面的磨損，提高精度保持性，故錐面（A面）需要一定的硬度。
PART.2
工藝過程研討和試驗實施
（1）工藝研討該件採用材質40Cr，如果採用感應圈中頻淬火，一是錐面直徑不同，感應圈與工件間隙變化太大，導致不同位置加熱效果不同；二是裝置能力不夠，該件長達9375mm，超出本地區所有廠家的中頻感應淬火裝置規格，還因為生產週期短，外地廠家進行淬火勢必難以保證週期。在此條件下，改變淬火工藝迫在眉睫。設計人員、工藝人員透過緊張有效的研討，制定了幾項試驗方案進行驗證。
方案1：仍然利用本公司熱處理車間中頻感應淬火裝置，首先需要改造一臺60機床主軸箱，做好支架，移至熱處理導軌淬火機床側面相應位置，調整高度，並改造旋轉速度，減慢至每轉7min，配置機床電櫃；淬火裝置工作臺上放置旋轉支架，熱處理車間製作感應器、噴水環。這種方式是工件以每轉5～7min的方式勻速旋轉，淬火裝置採用平面連續加熱感應器，沿著工件的錐面調整合適的距離旋轉淬火，這種淬火方式需要在錐面留一條寬約10mm的不淬區，以防止淬火面搭接而造成工件表面開裂。
方案2：對該件錐部進行切削，透過熱裝鑲上相應的錐套，錐套採用42CrMo材料，進行整體淬火，硬度48～53HRC。
方案3：改用火焰淬火，將工件放置軸加工廠的一臺機床上，用機床最慢的速度旋轉，操作者進行錐部手工火焰淬火。
方案4：仍然採用火焰淬火，方式有所改變，製作合適的火焰噴焰器，順著錐度方向逐條地進行淬火，為了防止淬火帶之間重複淬火而導致開裂，需留寬3～10mm的軟帶，設計人員論證是否能滿足使用要求。
（2）方案的試驗實施與結果
1）方案1由於投入較大，主軸箱改造困難，需要輔助裝置如電箱電櫃、旋轉支架等較多，週期長，且後續感應淬火效果（包括變形）不確定性的因素很多，所以此方案沒有實施。
2）方案2由於該件尺寸問題，只能鑲嵌較薄的淬火套，無論加工、鑲嵌、使用效果和壽命仍然存在很多的不確定性，難以把控，在淬火套機械加工、淬火完畢後，該方案被放棄。
3）方案3在軸加工廠機床上得已實施，但是即使機床最慢的速度也是4r/min，這個速度對於淬火來說仍然太快了，根本達不到淬火要求，工件不但加熱不到淬火溫度，水冷卻也存在很大問題，故該方案沒有成功。
4）經過設計人員的論證，方案4如果能實施成功，將不影響該件的使用，這時需要熱處理部門立即做出相應的準備工作，製作合適的火焰噴焰器，連線水路，測試水壓並由經驗極其豐富的操作工人進行此項淬火操作。
PART.3
確定淬火方案的實施過程與結果
火焰淬火不受裝置、工件大小和廠地限制，靈活多用，但火焰溫度高達3000℃以上，對工件加熱控制稍有不慎就會燒熔導致工件報廢，所以此項工作需要常年的實踐操作從而積累經驗，方能保質保量地完成淬火工序。
（1）製作火焰噴焰器以前火焰噴焰器淬火長度基本上均
（2）選用工裝選用熱處理車間自制可調的軸承支撐手動旋轉支架放置工件，便於淬火時工件進行旋轉。
（3）淬火試驗軸加工廠加工錐部仿形工件，進行淬火試驗，用於操作者熟悉噴焰器，觀察噴火、噴水、角度及溫度等主要引數，並記錄氣瓶的氣壓情況等準備工作，為完工零件的成功淬火做好充足的準備。
（4）空心主軸工件淬火淬火前，確認水壓是否足夠且不浮動，水路是否暢通，氣體是否充足，以保證淬火不中斷，然後操作者對工件進行淬火操作。淬火引數：淬火溫度860～880℃，氧氣壓力1。1MPa，乙炔壓力0。8MPa，噴水壓力0。3MPa，移動速度9～11mm/s，噴焰器距工件表面13～15mm。
（5）淬火後檢驗錐面硬度50～57HRC，個別點38～42HRC，軟帶均勻分佈，取得了較好的淬火效果。
PART.4
結束語
空心主軸淬火後錐面硬度較高，當工作時空心主軸伸出與機床尾座的錐孔配合，這種配合方式錐面存在一些軟帶不影響使用要求，對裝置的精度和空心主軸的使用壽命均起到了應有的作用；對於空心主軸由於受重力的影響伸長存在撓度變形，在受力接觸面透過機床操作機構可以控制，因此最終得出工件滿足使用要求結論。該淬火工藝投入使用後，透過觀察與驗證，效果良好。
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