车床主轴的加工与热处理
45钢车床主轴的热处理工艺设计
《金属学与热处理》课程设计报告 45钢车床主轴的热处理工艺设计学院化学工程与现代材料专业金属材料工程姓名高治峰学号********指导教师张美丽完成时间目录摘要 (1)1 引言 (2)2 设计分析2.1 车床的使用工况及性能要求析 (3)2.2 45号钢的成分及性能点 (3)2.2.1 45号钢的元素成分及其作用 (4)2.2.2 45号钢的性能 (4)2.3 热处理技术条件 (5)2.3.1加工工艺路线 (5)3 热处理工艺分析3.1 锻坯正火 (5)3.1.1锻坯正火的作用 (5)3.1.2 热处理工艺 (5)3.1.3 操作技巧 (5)3.2调质 (6)3.2.1 调质目的 (6)3.2.2 热处理工艺 (6)3.2.3 操作技巧 (6)3.3 锥孔及外锥体的局部淬火 (6)3.3.1 局部淬火方式 (6)3.3.2 热处理工艺 (6)3.3.3 操作技巧 (6)3.4 花键高频淬火 (6)3.4.1 淬火方式 (6)3.4.2 花键高频淬火工艺参数 (7)3.4.3 花键回火工艺参数 (7)3.4.4 操作技巧 (7)4 结语 (8)参考文献 (9)摘要主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还受到摩擦力的作用。
因此，要求主轴具有高强度、硬度、足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能。
而45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高且容易切削加工，直接用在车床主轴上不太合适，所以需要对45号钢进行适当的热处理。
在主轴大端上需要使用锻坯正火，消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性能，然后再进行调质，使主轴具有良好的综合力学性能，最后经过淬火后高温回火，其硬度可达220～250 HBS，提高主轴的硬度，使主轴能达到良好的工作性能。
在锥孔进行局部淬火使键槽部位不淬硬，提高耐磨性；在花键部分可采用高频淬火减少变形并达到表面淬硬。
车床主轴经过适当的热处理工艺，可以达到良好的工作性能，使主轴能在正常的工作中有足够的硬度，且在花键等部分有良好的耐磨性。
车床主轴的加工工艺
车床主轴的加工工艺
车床主轴的加工工艺是指对车床主轴进行加工的过程和方法。
车床主轴一般是由铸铁或铸钢材料制成的圆柱体，用于传递动力和旋转工件。
加工工艺包括下列步骤：
1.原材料选择：根据主轴的用途和要求选择合适的材料。
常见的材料有碳素钢、合金钢等。
2.铸造：将选定的材料熔化并倒入模具中，冷却后形成主轴的初步形状。
3.粗加工：通过车削、铣削等方法对主轴进行粗加工，将其外形形状和尺寸加工到接近最终要求。
4.热处理：主轴经过热处理，如淬火、回火等，使其获得适当的硬度和韧性。
5.精加工：对经过热处理的主轴进行精加工，使用精车、磨床等工艺，进一步提高主轴的精度和表面质量。
6.装配：将主轴与车床的其他零部件进行装配，如安装轴承、齿轮等。
7.表面处理：对主轴进行表面处理，如镀铬、热处理等，以提高其表面硬度和耐磨性。
8.检测：对加工完成的主轴进行检测，包括尺寸、形状、硬度等的检测，确保其达到设计要求。
以上是车床主轴加工的一般工艺流程，具体的加工工艺还会根据不同的要求和设计进行调整和改进。
金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计
金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计《金属学与热处理》课程设计45号钢车床主轴热处理工艺设计学生姓名:X X X学生学号:xxxxxxxxxxxxx 院(系):xxxxxxxx学院年级专业:xxxxxxxxxxxxxxx 指导教师:xxxxxxxxxxx二〇一一年十二月课程设计任务书题目 45号钢车床主轴热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计45号钢车床主轴热处理生产工艺，主要目的:(1)培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
(2)学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。
(3)进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)(1)零件使用工况及对零件性能的要求分析;(2)45号钢材料成分特点及性能特点分析;(3)车床主轴热处理工艺参数;(4)表面淬火方式确定;(5)设计说明书撰写，不低于3000字。
3、主要参考文献[1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京:机械工业出版社，2009.7.[2]崔忠析主编.金属学与热处理(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社，2007.5 [3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京:机械工业出版社，1980[4] 中国机械工程学会.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社，2006.7 [5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京:国防工业出版社，2006.3 4、课程设计工作进度计划第18周:对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。
第19周:撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。
指导教师日期年月日 (签字)教研室意见:年月日学生(签字):接受任务时间: 年月日课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称 45号钢车床主轴热处理工艺设计分得评分项目评价内涵值分遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学01 学习态度 6 工作态度。
轴类零件的材料与热处理
轴类零件的材料与热处理一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。
对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。
对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。
对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。
附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。
淬火能显著提高·钢的强度和硬度。
如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。
所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
车床主轴加工工艺过程分析⑴ 主轴毛坯的制造方法锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。
⑵ 主轴的材料和热处理45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
①毛坯热处理采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。
②预备热处理粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能③最终热处理主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
加工阶段的划分①粗加工阶段用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。
②半精加工阶段为精加工作好准备③精加工阶段把各表面都加工到图样规定的要求。
粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。
工序顺序的安排毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。
车床主轴箱齿轮的选材与热处理
车床主轴箱齿轮的选材与热处理一、车床主轴箱齿轮图如下：二、车床主轴箱齿轮的工作条件：车床主轴箱是一变速装置，通常将主动轴的一种转换为从动轴的一种或多种转速，而这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的不同齿数的齿轮来实现的。
因此主动齿轮会对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮的旋转。
所以齿轮会受到外力的影响，从而导致齿轮自身会产生相应的应力。
虽然齿轮所承受的应力远低于材料的屈服点，但长时间工作也有可能导致齿轮产生裂纹而断裂。
齿轮在转动过程中，接触面的齿面会产生滑动摩擦，从而磨损齿面而导致轮齿的断裂。
齿轮在传动过程中，会由于换挡、启动或啮合不良而使齿轮受到冲击载荷的作用，从而使齿轮变形甚至断裂。
以上均是齿轮的工作环境，为了能使齿轮在上述环境下能正常工作，就得要求齿轮的自身条件能符合上述条件。
三、车床主轴箱齿轮材料的性能及选择：首先分析一下车床主轴箱齿轮材料的力学性能要求；为了满足齿轮的工作的条件，防止出现疲劳、磨损以及断裂等情况的出现，需要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面有较高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度，通常情况下要求齿轮心部的硬度达170-217HB齿面硬度达45-50HRC。
根据对齿轮力学性能的要求，应从具有好的综合性能指标这个要素选材，工业生产中常用的金属材料主要是钢、铸铁及合金。
其中铸铁的含碳量较高，因此其硬度和耐磨性都较好。
但有一点，其塑性、韧性都较差，不过价格较便宜，对于一些低速、低冲击载荷条件下工作的齿轮可用铸铁；若用钢材制作齿轮则需考虑钢的含碳量，低碳钢的含碳量小于等于0.25%，含碳量较低，因此塑性、韧性较好，强度、硬度较低，很容易变形，不适合做齿轮；高碳钢的含碳量在0.60%~2.11%之间，含碳量较高，所以其强度、硬度及耐磨性都较好，但塑性、韧性差易断裂，也不适合做齿轮；中碳钢的含碳量在0.25%~0.6%,位于低碳钢与高碳钢之间，其性能也同样位于两者之间，有较好的综合性能，因此中碳钢适合做齿轮。
常见汽车级机床用零件机加热处理工艺路线
一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用→调质→3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程棒料→锻制→正火→球化退火车削加工→去应力退火→淬火→冷处理→低温回火→粗棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。
CA6140车床主轴加工工艺
车床主轴加工工艺1．CA6140车床主轴技术要求及功用图1 CA6140车床的主轴简图图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
For personal use only in study and research; not for commercial use⑵端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；硬度要求45~50HRC。
该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
⑶端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度Ra为0.8mm。
它是安装卡盘的定位面。
为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
⑷空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
For personal use only in study and research; not for commercial use⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
车床主轴的选材 加工路线 热处理
选择车床主轴材料,设计合理的加工路线,热处理工艺方案摘要：根据车床主轴的工作情况,对材料的选用、其加工路线及相应的热处理工艺进行了分析,并就其操作提出了自己观点。
关键词：车床主轴；加工路线；热处理工艺；材料一、材料的选择主轴是车床上传递动力的零件，传递着动力和各种负荷，它的合理选材直接影响整台车床的精度和使用寿命。
其主要实效形式如下：1、受横向力并传递扭矩，承受交变弯曲应力和扭应力，常常发生疲劳断裂。
2、轴颈和花键等部位发生相对运动，承受较大的摩擦，轴颈表面产生过量的磨损。
3、承受一定的过载和冲击和载荷，产生过量弯曲变形，甚至发生折断或扭断。
所以所选的材料应满足：良好的综合力学性能，即具有较高的强度刚度、足够的韧性、疲劳强度、变形小及对应力集中的敏感性低等性能以防止过载和冲击断裂，还要有良好的切削加工性，高的表面硬度和良好的耐磨性，以防止轴颈摩损。
在设计时要充分考虑：1、主轴的工作特性和技术要求。
主轴的摩檫和磨损情况;主轴的载荷大小和载荷性质。
2、主轴热处理的要求。
主轴的工作状况;主轴精密度和光洁度;主轴弯曲载荷和扭转力矩;主轴转速;主轴有无冲击载荷。
3、主轴热处理加工工艺实行的可能性以及经济性。
轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的热处理性能。
含不同合金的钢可获得各种特殊性能。
因此，对于载荷大并要求尺寸小，重量轻、耐高温或耐磨性、抗腐蚀性能要求高的轴可采用合金钢。
合金钢对应力集中的敏感性高，因此设计时应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度的数值。
由于在常温下合金钢的弹性模量与一般碳素钢差不多，故选合金钢对提高轴的刚度没有实效。
而对形状复杂的轴可采用球墨铸铁。
球墨铸铁具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性低，且价格低廉，加工性好。
但球墨铸铁的强度较低。
我们一般主轴承受交变弯曲应力和扭应力，在轻度或中等载荷、转速不太高，精度不很高，冲击、交变载荷不大的情况下，具有普通力学性能就能满足要求，一般采用45钢制造。
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车床主轴的加工与热处理
中国矿业大学材料科学与工程学院成型09—4 孙苗14095627
【摘要】车床已被广泛应用于机械加工中，车床主轴是车床极为重要的部件之一，车床主轴的性能好坏直接影响车床的加工效果。
为使车床主轴具有良好的稳定性，硬度，强度和韧性良好配合，这就需要对车床主轴进行恰当的加工和热处理，使得主轴具有良好的使用性能。
【关键词】车床主轴；主轴材料；加工工艺；热处理
Lathe Spindle Machining and Heat Treatment Lathe has been widely used in machining, and lathe spindle is extremely important components. The properties of lathe spindle directly impacts on the performance of the processing results. To make the lathe spindle has a good stability, and a good match of hardness, strength and toughness, the proper processing and heat treatment are needed by lathe spindle.
Key words:lathe spindle; spindle materials; processing; heat treatment
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床，被广泛应用于机械加工中，具有不可或缺的地位。
车床主轴是车床十分重要的结构件之一，主要用于支撑传动零件及传动扭矩。
1、车床主轴的工作条件及性能要求：
1.1工作条件
(1)承受交变扭转载荷，交变弯曲载荷或拉压载荷；
(2)局部（轴颈，花键等处）承受摩擦和磨损；
(3)在特殊条件下受温度和介质作用。
1.2 性能要求
轴的失效方式主要是疲劳断裂和轴颈处磨损，有时也发生过载断裂，有时也因发生塑性变形或腐蚀而失效。
根据轴的工作条件及失效方式，轴的材料应具备如下性能：
(1) 高的疲劳强度，防止轴疲劳断裂；
(2) 优良的综合力学性能，即强度和塑性，韧性有良好配合，以防止过载和冲击断裂；
(3) 局部承受摩擦的部位应具有高硬度和耐磨性，防止磨损失效；
(4) 在特殊条件下工作的轴材料应具有特殊性能，如蠕变抗力，耐腐蚀性等。
2、车床主轴材料的选择
由上述车床主轴的工作条件和性能要求可选择40Cr作为主轴材料。
40Cr化学成分: C:0.37-0.44 Si:0.17-0.37 Mn:0.50-0.80 Cr:0.80-1.10，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，一般在调质后状态下使用，还可以进行碳氦共渗和高频表面淬火处理。
用途：使用最广泛的钢种之一，调制处理后用于制造中速、中载的零件，碳氦共渗处理后制造尺寸较大、低温中冲击韧度较高的传动零件。
3、车床主轴的加工工艺
主轴加工过程中的加工工序和热处理均会产生不同的加工误差和应力，因此要划分加工阶段，通常分为三个阶段：
1. 粗加工阶段
⑴毛坯处理：备料，锻造，热处理（正火）；
⑵粗加工：锯除多余部分，铣端面，钻中心孔，粗车外圆；
目的：切除大部分余量，接近终形尺寸，只留少量余量，及时发现缺陷。
2. 半精加工阶段
⑴半精加工前热处理调质热处理
⑵半精加工：车大端各部，车小端各部，钻深孔，车小端锥孔，车大端
锥孔，钻孔；
目的：为精加工作准备，次要表面达到图纸要求。
3. 精加工阶段
⑴精加工前热处理渗氮处理
⑵工前各种加工：精车外圆，粗磨外圆，粗磨大端锥孔，铣花键，铣键
槽，车螺纹；
⑶精加工：精磨外圆，粗磨外锥面，精磨外锥面；
4、热处理工艺
在不同的加工阶段需要不同的热处理方法来配合，下面就对车床主轴的热处理工艺进行详细的叙述。
粗加工阶段的热处理：正火或退火
正火或退火的目的是消除锻造应力，细化晶粒，使金属组织均匀化，以利于切削加工。
退火工艺：加热温度Ac3+（30~50）℃，保温时间120min，冷却方式为随炉冷却。
正火工艺：加热温度Ac3+（30~50）℃，保温时间120min，冷却方式为空冷。
40Cr属于亚共析钢，退火和正火后都会得到铁素体+珠光体组织，由于空冷的冷速比随炉冷却的冷速大，正火得到的珠光体组织更为细小，因此具有更好的塑性和切削加工性能。
半精加工阶段的热处理调质热处理（淬火+高温回火）
热处理工艺：870℃淬火，保温70min，油淬，500℃回火，保温100min，油淬。
如果调质热处理不当，会造成钢中存在较多的网络状、块状游离铁素体，从而使钢材的强度和冲击韧性下降。
淬火温度偏低，回火温度过高是主要的不当操作。
淬火时冷却速度缓慢时，铁素体会从原奥氏体晶界优先析出，形成网状铁素体；钢在加热过程中，由于加热温度偏低或保温时间不足时，铁素体未完全溶于奥氏体中，淬火后形成块状游离铁素体。
高温回火是一个碳原子扩散，颗粒状碳化物从马氏体中析出，以及消除马氏体痕迹的过程，因此淬火态存在的网状铁素体和块状游离铁素体无法在高温回火中消除而保留在调质处理后的组织中。
铁素体的存在会降低组织的强度，硬度，直接影响到疲劳断裂的问题。
40Cr的淬火选用油淬，由于Cr的存在会增加奥氏体的稳定性使C曲线右移，提高其淬透性，如果采用水淬，由于冷却速度太大，容易产生大的淬火内应力，使得材料开裂。
铬还会提高钢的回火稳定性，如果回火温度偏高，保温时间不足，组织转变就会不充分，铬在高温回火阶段会随着温度升高阻止马氏体的分解，从而影响碳化物的析出，高温回火后所得碳化物颗粒很少或分布不均匀，使得强度降低。
综上所述，适当提高淬火温度，增加保温时间，充分奥氏体化，降低高温回火温度，延长保温时间，使得碳化物充分析出均匀分布形成细密均匀回火索氏体组。
，回火索氏体组织具有较高的强度和硬度，同时又具有比较好的韧性，从而提高材料的综合性能。
精加工阶段前的热处理氮化处理或表面高频淬火处理
氮化是整个车床主轴制造过程的最后一道工序，氮化后只需对主轴进行精磨加工。
氮化温度为480℃~570℃，氮化温度越高，扩散越快，获得的渗氮层便越深，但当渗氮温度升高至600℃以上，合金氮化物发生强烈聚集长大而引起弥散度减小，表面硬度显著降低。
氮化层特性：
⑴氮化层的硬度和耐磨性氮化层的主要组织是α相以及和它共格联系
或独立的氮化物，合金元素会减小氮化层的深度，也会显著提高表面硬度。
一般，硬度高耐磨性相应也会高。
⑵疲劳强度氮化层不仅具有高的表面硬度和强度，而且由于析出体积较大的
氮化物相，使氮化层产生较大的残余压应力，能部分抵消在疲劳载荷下产生的拉应力，延缓疲劳破坏过程，使疲劳强度显著提高。
同时氮化还使缺口敏感度显著降低。
⑶红硬性氮化层的抗回火能力一般可保持到氮化温度，所以氮化表面在
500℃以下可长期保持高硬度。
表面高频淬火：
表面高频淬火也可以使车床主轴表面获得高的硬度，满足其性能要求。
5、结束语
根据车床主轴的工作条件和所要求的性能，制定出对应的合理的加工工艺和热处理方案，使得车床主轴内部有良好的韧性和强度，外表面有很好的硬度和耐磨性，从而减少磨损，延长主轴的寿命和机械加工的稳定性。
由此，使得车床有较高的加工效率。
参考文献
⑴石德珂材料科学基础（M）北京：机械工业出版社2002
⑵沈承金材料热处理与表面工程（M）徐州：中国矿业大学出版社2011
⑶王广生金属热处理缺陷分析及案例（M）北京：机械工业出版社2002
⑷师国政机械加工基础
⑸唐世林柯吉友机械加工技术北京：北京理工大学出版社2009
⑹蒋森春王雅洁机械加工基础入门北京：机械工业出版社2006
⑺支道光机械零件材料与热处理工艺选择北京：机械工业出版社2008
⑻夏立芳金属热处理工艺学（M）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2007
⑼王顺兴金属热处理原理与工艺（M）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社
2006 ⑽钟家湘金属学教程（M）北京：北京理工大学出版社1995。