14 . 1 在機床行業中的運用

大型機械設備中都能用到碟形彈簧，尤其是機床行業?，F在國內主要的機床廠與我們都有臺作。主要有：沈陽機床股份有限公司、大連機床集團、齊齊哈爾第一機床、齊齊哈爾第二機床、天水星火機床集團有限責任公司、秦川機床、云南CY 集團有限公司、威海華東數控有限公司、北京第一機床等以及一些給機床提供主軸的沈陽旭泰機械設備有限公司、洛陽軸研科技股份有限公司提供技術支持和產品。我公司在注重產品質量的同時更加注重技術支持，慕貝爾碟形彈簧產品經理劉恩就碟形彈簧在機床行業的使用曾經就發表過文章，大致內容如下：

在不斷增長的競爭壓力下．現代化機床的生產效率和加工精度的要求被不斷提高聲主軸的轉動越來越快，主軸的高速化是目前精密機械的發展趨勢，同時機床的穩定性和使用壽命也相應的變得越來越重要，這些變化直接導致了對機床組件要求的提高。作為主軸關鍵部件的碟形彈簧組，它的合理選型及裝配可以提高機床的使用效率，減少主軸的維修頻率．碟形彈簧具有小變形大承載力的特點，主軸拉刀機構采用碟形彈簧提供拉刀力，有效地解決了刀具轉動過程中夾具系統夾持力不足的缺點．從國內主軸維修的現狀來看，碟形彈簧失效主要表現為斷裂和破碎，也就是說，在碟形彈簽來達到其設計的疲勞壽命時，彈簧己出現開裂或斷裂現象。究其原因，主要有下述幾個方面：

1 ．原材料選取
按照新版碟形彈簧國家標準GB1972 一2005 ，碟簧材料可以選擇6051 細n 或50cry4 ．從原材料特性來看，硅錳鋼系列材料中的硅能固溶于鐵素體和奧氏體中?？商岣咪摰挠捕?、強度、彈性極限、屈強比和疲勞強度。還能提高材料的回火穩定性和抗氧化性；錳能提高材料的淬透性。但硅含量容易產生石墨化現象和增加表面脫碳傾向，并在鋼種易生成硅酸鹽夾雜物，該夾雜物在晶界析出，易導致淬火開裂現象。即便淬火過程中沒有出現開裂，其開裂傾向也會在彈簧加載過程中逐漸放大，導致彈簽壽命降低，最終失效原因為開裂或碎裂。SOCrv4 中鉻和釩能提高鋼的韌性、強度和彈性極限，降低鋼的過熱敏感性和脫碳傾向，從而改善了碟簧表面質量，提高材料的疲勞強度。其淬透性也比硅錳鋼要好。此外鉻釩鋼回火穩定性較高，500 ℃ －550 ℃ 回火后仍有較高的強度和彈性極限，工作環境允許達200 ℃ 。因此。鉻錳鋼是碟形彈簧材料的首選鋼種，也是DINZO93 標準規定的標準原材料。作為大型碟形彈簧生產廠德國Mubea 公司原材料的冷軋和熱處理是在公司內進行的，這樣最大可能的保證了原材料質量．

齊齊哈爾北方有限公司冶金技術中心資料：
由于60SiZM 訓原材料存在較多的非金屬夾雜物，特別是硫化物，這些非金屬夾雜物破壞了基體的連續性，同時造成帶狀組織，表面處理后易在其缺陷處產生腐蝕和氫脆，長時間受力時在卻顯出產生開裂。
控制原材料的非金屬夾雜物含量，是解決碟簧裂紋的主要辦法，同時嚴格執行表面處理后除氫工業，也是避免碟簧裂紋產生的一個輔助措施，經嚴格控制原材料質量，認證執行除氫工藝后，生產的碟簧滿足了產品使用要求。
2 ．加工精度
隨著轉數的提高碟形彈簧的加工精度直接影響主軸的穩定性和使用壽命．過大的彈簧內徑造成主軸高速轉動時彈簧過多的向外滑動位口圖〕 ，由此形成的離心力（廠＝m 山Zr ）相應變大，軸承和主軸的負擔加重．較小的平面度和平行度保證彈簧組內單片彈簧受力均勻，彈簧橫向位移變小，彈簧組的垂直性更好．對于碟形彈簧在主軸拉刀機構的應用Mubea 公司專門開發了高精度碟形彈簧．通過它的特殊邊緣結構導向桿和彈簧之間的摩擦被降低，彈簧疲勞壽命也相應增加．
3 ．噴丸處理
碟形彈簧為中空的錐形環片，由于其特殊的形狀，加工過程中彈簧上下表面具有不同的應力狀態。通常來講，上表面為壓應力狀態，下表面為拉應力狀態。按照DIN 2093 標準和中國國家標準要求，承受動態載荷的碟形彈簧必須進行噴丸處理以改變彈簧表面的應力狀態，使彈簧下表面殘余應力為壓應力狀態，以提高碟形彈簧的疲勞壽命。因此，成品碟形彈簧不允許進行任何的后續機械加工。目前，國內主軸維修時經常遇到購買的標準型號碟形彈簧尺寸不能滿足主軸安裝空間的要求，因而維修商甚至是制造商會對彈簧進行后續的車削或磨削加工。這種額外的機械加工嚴重改變了碟形彈簧表面或者是內外徑邊緣處的應力狀態，從而導致應力集中，造成彈簧開裂．幾乎所有的慕貝爾碟形彈簧都在工廠內經過噴丸處理，從而使產品具有高出DIN2093 規定的疲勞壽命．

4 ．裝配
作為一種相對較新的彈簧形式，碟形彈簧的特性和裝配要求還不太為國內機床行業的客戶所熟知。我們在幫助客戶做選型工作的時候，通常會提醒客戶在裝配過程中注意以下問題：
一碟形彈簧組裝配時，彈簧組兩端要保證彈簧外徑（而不是內徑）與安裝空間附件相接觸，如受設計要求所限，至少要保證受力端是彈簽外徑與安裝空間附件相接觸。
一導向桿或導向套與彈簧組間保留一定間隙，具體要求請參照Mubea 碟形彈簧手冊第50 頁圖3 . 20 和表3 . 2 ，也可查詢D 工N2093 標準或中國國家標準GB19 了2 一2005 。
一導向件導向表面以及與碟形彈簽組兩端相接觸的安裝空間附件表面須做硬化和拋光處理，表面硬度不小于55HEC , 表面粗糙度R ：仍．2 . 
一安裝于主軸內的碟形彈簧組隨主軸高速旋轉。越靠近彈簧組中間部位的單片彈簧，由于受離心力的作用，就越容易偏離彈簧組軸線位置。主軸長度越大，彈簧組總高度也越大，這種現象也越為明顯，這也是導致主軸產生振動的關鍵原因之一。我們建議按照下面的公式來選擇彈簧組的高度：
L : ．《 3De 
其中：玩一彈簧組高度
De 一碟形彈簧外徑
如受主軸行程和推拉刀載荷的限制，彈簧組高度無法滿足上式要求的話，建議在彈簧組中間增加墊片，使墊片間的彈簧組高度滿足上式要求。墊片表面處理與導向件相同。

雖然影響主軸精度和壽命的因素有很多，但從其維修工作的現狀來看，碟形彈簧的更換工作仍占有相當大的比重，這也從另外一個側面反映了主軸制造過程中和國外廠家相比關千碟形彈簧組的設計選型和裝配工作仍魚待進一步的完善和提高．德國Mubea 公司1 960 年在Daadel 健立工廠，到目前為止已有近五十年的碟形彈簧研發和生產經驗。從原材料冷軋開始，全部產品的生產都是嚴格按照D 工NZ 093 標準的要求自主進行。此外，所有模具的開發、制造和維護也均是在工廠內部完成。Mubea 裝備精良的實驗室可以按照客戶的要求進行各種性能測試。我們高素質的工程師團隊始終致力千利用新技術、創新方法和創造力來為每個彈簧的應用領域，也包括為您，找到最優的解決方案。