[發明專利]一種高速數控機床電機的電主軸用鋼

無效

• 申請號: 201210035235.5
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102560278A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 胡春濤
• 申請（專利權）人: 無錫市萬邦機械制造廠
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馮鐵惠

技術領域

本發明涉及電機材料制備領域，特別涉及一種高速數控機床電機的電主軸用鋼。

背景技術

高速數控機床(CNC)是裝備制造業的技術基礎和發展方向之一，是裝備制造業的戰略性產業。高速數控機床的工作性能，首先取決于高速主軸的性能。數控機床高速電主軸單元影響加工系統的精度、穩定性及應用范圍，其動力性能及穩定性對高速加工起著關鍵的作用。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動主軸、水動主軸等。不同類型的高速主軸單元輸出功率相差較大。電主軸是電動機的轉子直接作為機床的主軸，主軸單元的殼體就是電動機機座，并且配合其他零部件，實現電動機與機床主軸的一體化。機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式，使主軸部件從機床的傳動系統和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”(ElectricSpindle，Motor?Spindle)。由于當前電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”(High?FrequencySpindle)。由于沒有中間傳動環節，有時又稱它為“直接傳動主軸”(Direct?Drive?Spindle)。

數控機床高速電主軸單元影響加工系統的精度、穩定性及應用范圍，其動力性能及穩定性對高速加工起著關鍵的作用。電主軸的工作不僅轉速高，而且要求有很高的角減速度和角加速度、在指定位置快速準停，這就對其結構設計、制造和控制提出了非常嚴格的要求并帶來了一系列技術難題，如電主軸的散熱、潤滑及精密控制等。在設計中，必須妥善的解決這些問題，才能確保主軸穩定可靠的高速運轉，實現高效精密加工。

如上所述，由于高速數控機床電機對電主軸性能要求較高，傳統的制備電機或制備機床主軸的材料的強度、剛度、韌性、加工性能等不能滿足要求，必須開發新的材料以適應上述需求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種高速數控機床電機的電主軸用鋼。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種高速數控機床電機的電主軸用鋼，所述鋼按重量百分比計由下列組份組成：C?0.03-0.05、Si?0.50-0.70、Mn?0.30-0.60、P≤0.02、S≤0.01、Cr?13.50-14.30、Mo?0.60-0.80、W?0.30-0.50、V?0.08-0.12、Ni?1.80-2.40、B?0.004-0.008、N?0.04-0.07、Al＜0.02，余量為Fe，各成分總和為100％。

優選，所述鋼按重量百分比計由下列組份組成：C?0.035-0.045、Si?0.55-0.65、Mn?0.40-0.50、P≤0.02、S≤0.01、Cr?13.80-14.10、Mo?0.65-0.75、W?0.35-0.45、V?0.09-0.11、Ni?2.00-2.20、B?0.005-0.007、N?0.05-0.06、Al＜0.02，余量為Fe，各成分總和為100％。

最優選，所述鋼按重量百分比計由下列組份組成：C?0.040、Si?0.60、Mn?0.45、P≤0.02、S≤0.01、Cr?14.00、Mo?0.70、W?0.40、V?0.10、Ni?2.10、B?0.006、N?0.055、Al＜0.02，余量為Fe，各成分總和為100％。

本發明的電主軸用鋼可通過鋼水熔煉、鋼水成分控制、澆注、凝固收縮、冷卻開箱、熱處理、加工、檢驗等一系列方法制備。

本發明的電主軸用鋼有益效果為：

1)針對高速數控機床電機用電主軸的使用工況特點設計了鋼的合金化元素成分，在大量實驗的基礎上確定了上述各元素含量，使得各元素所起到的作用達到協同，從而使得材料的綜合性能最好。

2)本發明的鋼的力學性能為：屈服強度615-680MPa，抗拉強度780-860MPa，伸長率10-16％，沖擊吸收功AkU≥40J；并且抗疲勞和抗腐蝕性能優異，可滿足高速數控機床電機用電主軸的使用需求。

具體實施方式

實施例一

一種高速數控機床電機的電主軸用鋼，所述鋼按重量百分比計由下列組份組成：C?0.03、Si?0.70、Mn?0.30、P≤0.02、S≤0.01、Cr?14.30、Mo?0.60、W?0.50、V?0.08、Ni?2.40、B?0.004、N?0.07、Al＜0.02，余量為Fe，各成分總和為100％。

實施例二