CN105506262B - 一种圆刀高频淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆刀高频淬火方法，属于高频淬火领域，其解决了现有切片机刀淬火不均匀、刀刃硬度不均匀，使用寿命低的问题。本发明的装置包括夹具本体，还包括支架和牵引装置，所述的夹具本体可移动地设置在支架上，夹具本体与牵引装置相连，并通过牵引装置实现其在支架上的移动；所述的夹具本体包括平台、设置在平台中部的圆刀座以及与圆刀座相连的旋转驱动；本发明的方法利用上述装置进行，提高了圆刀的淬火质量和淬火效率。本发明能确保圆刀刀片表面淬火均匀、刀刃硬度均匀，且使用寿命长，同时安全隐患小，生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于高频淬火领域，具体地说，涉及一种圆刀高频淬火方法。
背景技术
高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。感应加热频率的选择：根据热处理技术要求及加热深度的要求选择频率，频率越高加热的深度越浅。
中国专利申请号201120459947.0，公开日2012年7月11日的专利文件，公开了一种割草机螺旋滚刀高频淬火机构，包括淬火机床，所述淬火机床上安装有可上下移动的中心架，所述中心架的上下顶针之间固定有导向轮轴，所述导向轮轴上套装有滚刀，所述滚刀的滚刀口上耦合有感应器，所述感应器的外径上镶嵌有导磁体，所述感应器的下方安装有喷水圈，所述喷水圈的喷嘴对向刀头设置；所述淬火机床上固定有导向轮，所述导向轮与滚刀的刀片耦合。该实用新型高频频率涡流集肤效应好，能进行集中冷却，使滚刀高频淬火的硬度均匀，提高了滚刀的质量和稳定性。
中国专利申请号201410255346.6，公开日2014年9月17日的专利申请文件，公开了一种回转体直角部位高频淬火装置，包括感应圈、导磁体、托盘、止螺和连接柱；托盘用于支撑待加工的回转体零件，连接柱连接托盘和外部机床，止螺用于将托盘和连接柱固定；所述感应圈安装在外部机床上，并能够接入高频电流，且感应圈与待加工的回转体零件同轴；感应圈在靠近待加工回转体零件直角根部处的截面形状为尖角形；导磁体粘接包裹在感应圈上，且只有感应圈尖角形部位露出导磁体外。该发明可适当降低电磁感应的圆环效应，避免垂直圆柱面加热速度过快，而且可有效避免电磁感应时的尖角效应，同时利用导磁体的驱流，达到零件根部加热的效果。
上述两份专利申请公开的技术方案均不能用于圆刀刀片的淬火加工，而生产圆刀刀片使用高频淬火时首先选择相应的磁感应圈并安装在油浸变压器上，同时根据不同规格、淬火部位、材质及硬度进行局部淬火，配套的变频电机的功率370W，电压380V，转速1200r/min，在淬火过程中用人工手推动底座放置在磁感应圈的位置，根据油浸变压器上的远控接口开关操作，此种工装高频淬火效率低，劳动强度大，其主要原因是第一：高频电机转速过快加热局部淬火不均匀，从而导致刀刃硬度不一致，而降低了刀片的使用寿命，第二：变频电机底座用手工推动的方式操作，被加热的工件温度接近1000度，操作工在操作过程中很容易烫伤手，造成不必要的伤害，此种方法每小时只能生产20片，降低了生产效率和速度，加大了烫伤的可能性。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有切片机刀淬火不均匀、刀刃硬度不均匀，使用寿命低的问题，本发明提供一种圆刀高频淬火方法，能确保圆刀刀片表面淬火均匀、刀刃硬度均匀，且使用寿命长，同时安全隐患小，生产效率高。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种圆刀高频淬火工装夹具，包括夹具本体，还包括支架和牵引装置，所述的夹具本体可移动地设置在支架上，夹具本体与牵引装置相连，并通过牵引装置实现其在支架上的移动；所述的夹具本体包括平台、设置在平台中部的圆刀座以及与圆刀座相连的旋转驱动。
优选地，所述的支架上端设置有两条平行的上支板；所述的上支板上端设置有轨道；所述的平台上设置有滚轮；所述的滚轮与上支板上端的轨道相对应。
优选地，所述的滚轮数量为四个；所述的四个滚轮中两个为一组，分别与两条平行的上支板上端的轨道对应。
优选地，所述的牵引装置包括牵引绳、第一牵引轮、第二牵引轮、第三牵引轮、第四牵引轮和牵引驱动；所述的第一牵引轮和第二牵引轮通过轮轴设置在两条平行的上支板之间；所述的支架下端设置有两条平行的下支板；所述的第三牵引轮和第四牵引轮通过轮轴设置在两条平行的下支板之间；所述的牵引绳一端与平台靠近第一牵引轮的一侧连接，另一端依次绕过第一牵引轮、第三牵引轮、第四牵引轮、第二牵引轮后与平台靠近第二牵引轮的一侧连接；所述的牵引驱动与第四牵引轮连接。
优选地，所述的牵引驱动包括牵引电机以及直接与第四牵引轮连接的减速箱。
优选地，所述的圆刀座与平台之间通过轴承连接。
优选地，所述的旋转驱动包括通过联轴器与圆刀座相连的圆刀电机。
一种圆刀高频淬火方法，包括如下步骤：
1)打开上述一种圆刀高频淬火工装夹具的电源，启动牵引驱动中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮移动至支架的一侧后停止；
2)将待加工圆刀放置在圆刀座上固定；
3)反向启动牵引驱动中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮移动至支架的中部后停止；
4)将电磁感应铜圈移动至待加工圆刀表面；
5)启动圆刀电机，调节圆刀电机的初始转速为800r/min；
6)接通电磁感应铜圈的电源，向电磁感应铜圈输入高频交流电，圆刀表面在高频交流电影响下产生感应电流，圆刀表面温度上升；
7)每隔1-2s降低一次步骤5)中圆刀电机的转速，直至其转速为40r/min；
8)待步骤6)中圆刀表面温度上升至850～900℃，反向启动牵引驱动中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮移动至支架的另一侧后停止；
9)取出步骤7)中圆刀座上的圆刀，置入淬火液中冷却至室温，操作完成。
优选地，所述的步骤6)中高频交流电的频率为100-150KHz；电流大小为1000-1500mA。
优选地，所述的步骤4)中电磁感应铜圈与圆刀表面的距离为1-3mm。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的工装夹具包括支架和牵引装置，用于安装固定圆刀的夹具本体可移动地设置在支架上，并可以通过牵引装置牵引移动，所以降低了人工劳动量，避免了高温下人工操作不方便、有安全隐患的问题；同时机械的牵引能够加快圆刀的转移速度，从而减少圆刀从夹具本体卸下至放入淬火液过程中的温度流失，提高了淬火质量；显然的，本发明的工装夹具采用自动化操作，提高了生产效率；本发明的工装夹具采用旋转驱动带动固定在圆刀座上的圆刀旋转，可以通过调整旋转驱动的旋转速度，在电磁感应铜圈和圆刀片局部不能接触的情况下，使圆刀片的局部淬火加热温度均匀一致，从而使刀刃的硬度也能够保持一致，提高了圆刀片的使用寿命；
(2)本发明工装夹具的夹具本体设置滚轮，滚轮与支架上的上支板相配合，结构简单，无需增加特别的结构，利用上支板的边缘(即轨道)与滚轮凹槽的配合即能使滚轮在支架上滚动，从而带动夹具本体在支架上移动，而上支板同时还能起到支撑和固定支架的作用；
(3)本发明工装夹具中滚轮数量为两组共四个，能使夹具本体稳定地在支架上移动，确保了圆刀淬火加工质量的稳定性；
(4)本发明工装夹具的牵引装置结构简单、牵引效果好，第一牵引轮、第二牵引轮、第三牵引轮、第四牵引轮均设置在对支架起支撑、固定作用的上支板和下支板上，节省了制造成本，且能很好地满足传动要求；在钢丝绳的牵引作用下，支架受牵引驱动的支配，能够自由移动，从而实现了待淬火圆刀快速移动、提高加工效率、减少圆刀加热温度流失的功能；
(5)本发明工装夹具的牵引驱动采用常见的电机与减速机，制造成本低，且功能稳定、可靠，能够实现点动功能，移动精度高；
(6)本发明工装夹具的圆刀座与平台之间通过轴承连接，能够提高旋转灵活程度，从而更加精确地控制安装在圆刀座上圆刀的旋转速度，提高圆刀的淬火均匀程度，提高淬火后圆刀的使用寿命；
(7)本发明工装夹具的旋转驱动采用圆刀电机直接通过联轴器与圆刀座直接连接，能够确保圆刀电机的高速旋转直接带动圆刀座及设置在圆刀座上的圆刀高速旋转，从而提高圆刀表面的淬火均匀程度，淬火后圆刀表面硬度均衡且提高，延长了圆刀的使用寿命；
(8)本发明的方法利用一种圆刀高频淬火工装夹具，提高了淬火效率，降低了劳动强度，排除了安全隐患；同时也使得圆刀的淬火质量有了提高，圆刀表面的硬度更加均匀，圆刀使用寿命更长；
(9)本发明方法中首先使固定在圆刀座上的待加工圆刀以较高转速旋转，此时能够确保待加工圆刀表面加热更加均匀、缓慢，待圆刀表面温度上升后，逐渐降低旋转速度，使圆刀表面受热时间相对延长，直至加热至需要的温度；淬火后圆刀表面硬度更加均匀，使用寿命延长；
(10)本发明方法通过调整设备的电流大小和高频交流电的频率及高频感应电流相关参数，提高了刀具局部淬火的稳定性和渗透性，使刀具使用寿命延长；刀刃锋利度增加，减小了使用后磨刀刃的频率，从而提高了生产效率，且降低了成本；
(11)本发明方法中调整电磁感应铜圈与圆刀表面的距离为1-3mm，能防止温度上升过快损伤圆刀刀刃，与圆刀旋转速度相配合，从而控制圆刀表面温度均匀上升。
附图说明
图1为本发明工装夹具的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中A-A方向剖视图。
图中：1、支架；11、上支板；12、下支板；
2、平台；21、圆刀座；22、圆刀电机；23、滚轮；
31、第一牵引轮；32、第二牵引轮；33、第三牵引轮；34、第四牵引轮；35、牵引驱动。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例中圆刀以切片机刀片为说明对象。
如图1、图2和图3所示，一种圆刀高频淬火工装夹具，包括夹具本体、支架1和牵引装置，夹具本体可移动地设置在支架1上，具体的是：支架1上端设置有两条平行的上支板11；上支板11上端设置有轨道，本实施例中以上支板11的边缘作为轨道；平台2上设置有滚轮23；滚轮23数量为四个，四个滚轮23中两个为一组，两组滚轮23分别与两条平行的上支板11上端的轨道对应，具体的是滚轮23上的凹槽与上支板11的边缘相对应；夹具本体与牵引装置相连，牵引装置包括牵引绳、第一牵引轮31、第二牵引轮32、第三牵引轮33、第四牵引轮34和牵引驱动35；牵引驱动35包括牵引电机以及直接与第四牵引轮34连接的减速箱；第一牵引轮31和第二牵引轮32通过轮轴设置在两条平行的上支板11之间；支架1下端设置有两条平行的下支板12；第三牵引轮33和第四牵引轮34通过轮轴设置在两条平行的下支板12之间；牵引绳一端与平台2靠近第一牵引轮31的一侧连接，另一端依次绕过第一牵引轮31、第三牵引轮33、第四牵引轮34、第二牵引轮32后与平台2靠近第二牵引轮32的一侧连接；牵引驱动35与第四牵引轮34连接。本实施例中牵引绳采用能够与第四牵引轮34产生较大摩擦的皮带，这样在牵引驱动35的带动下，第四牵引轮34旋转，从而带动牵引绳移动，牵引绳的移动绕过第三牵引轮33、第一牵引轮31后牵引着夹具本体在支架1上移动；夹具本体包括平台2、设置在平台2中部的圆刀座21以及与圆刀座21相连的旋转驱动；圆刀座21与平台2之间通过轴承连接；旋转驱动包括通过联轴器与圆刀座21相连的圆刀电机22，圆刀电机22采用变频电机，进一步精确控制淬火圆刀的旋转速度。
本发明的工装夹具包括支架和牵引装置，用于安装固定圆刀的夹具本体可移动地设置在支架上，并可以通过牵引装置牵引移动，所以降低了人工劳动量，避免了高温下人工操作不方便、有安全隐患的问题；同时机械的牵引能够加快圆刀的转移速度，从而减少圆刀从夹具本体卸下至放入淬火液过程中的温度流失，提高了淬火质量；显然的，本发明的工装夹具采用自动化操作，提高了生产效率；本发明的工装夹具采用旋转驱动带动固定在圆刀座上的圆刀旋转，可以通过调整旋转驱动的旋转速度，在电磁感应铜圈和圆刀片局部不能接触的情况下，使圆刀片的局部淬火加热温度均匀一致，从而使刀刃的硬度也能够保持一致，提高了圆刀片的使用寿命；
一种圆刀高频淬火方法，包括如下步骤：
1)打开上述一种圆刀高频淬火工装夹具的电源，启动牵引驱动35中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮23移动至支架1的一侧后停止；
2)将待加工圆刀放置在圆刀座21上固定；
3)反向启动牵引驱动35中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮23移动至支架1的中部后停止；
4)将电磁感应铜圈移动至待加工圆刀表面，并使电磁感应铜圈与圆刀表面的距离为2mm；
5)启动圆刀电机22，调节圆刀电机22的初始转速为800r/min；
6)接通电磁感应铜圈的电源，向电磁感应铜圈输入频率为100KHz、电流大小为1000mA的高频交流电，圆刀表面在高频交流电影响下产生感应电流，圆刀表面温度上升；
7)每隔1s降低一次步骤5)中圆刀电机22的转速，6s后其转速为40r/min，保持该转速不变；
8)待步骤6)中圆刀表面温度上升至850～900℃，反向启动牵引驱动35中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮23移动至支架1的另一侧后停止；
9)取出步骤7)中圆刀座21上的圆刀，置入淬火液中冷却至室温，操作完成。
本发明的方法利用上述一种圆刀高频淬火工装夹具，提高了淬火效率，降低了劳动强度，排除了安全隐患；同时也使得圆刀的淬火质量有了提高，圆刀表面的硬度更加均匀，圆刀使用寿命更长。
实施例2
一种圆刀高频淬火方法，与实施例1相同，所不同的是：步骤6)中接通电磁感应铜圈的电源，向电磁感应铜圈输入频率为120KHz、电流大小为1200mA的高频交流电；步骤7)中每隔1.5s降低一次步骤5)中圆刀电机22的转速，6s后其转速为40r/min，保持该转速不变。
本实施例中高频交流电频率和电流较高，控制圆刀旋转速度下降较快，能有效控制圆刀表面加热效果，提高淬火质量。
实施例3
一种圆刀高频淬火方法，与实施例1相同，所不同的是：步骤6)中接通电磁感应铜圈的电源，向电磁感应铜圈输入频率为150KHz、电流大小为1500mA的高频交流电；步骤7)中每隔2s降低一次步骤5)中圆刀电机22的转速，6s后其转速为40r/min，保持该转速不变。
本实施例中高频交流电频率和电流高，控制圆刀旋转速度以2s每次的频率下降，能较为有效地控制圆刀表面加热效果，使圆刀表面硬度基本均匀，提高了圆刀使用寿命。
Claims (3)
1.一种圆刀高频淬火方法，包括如下步骤：
1)打开一种圆刀高频淬火工装夹具的电源，启动牵引驱动(35)中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮(23)移动至支架(1)的一侧后停止；
2)将待加工圆刀放置在圆刀座(21)上固定；
3)反向启动牵引驱动(35)中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮(23)移动至支架(1)的中部后停止；
4)将电磁感应铜圈移动至待加工圆刀表面；
5)启动圆刀电机(22)，调节圆刀电机(22)的初始转速为800r/min；
6)接通电磁感应铜圈的电源，向电磁感应铜圈输入高频交流电，圆刀表面在高频交流电影响下产生感应电流，圆刀表面温度上升；
7)每隔1-2s降低一次步骤5)中圆刀电机(22)的转速，直至其转速为40r/min；
8)待步骤6)中圆刀表面温度上升至850～900℃，反向启动牵引驱动(35)中的牵引电机，使夹具本体通过滚轮(23)移动至支架(1)的另一侧后停止；
9)取出步骤7)中圆刀座(21)上的圆刀，置入淬火液中冷却至室温，操作完成；
所述的一种圆刀高频淬火工装夹具，包括夹具本体、支架(1)和牵引装置，所述的夹具本体可移动地设置在支架(1)上，夹具本体与牵引装置相连，并通过牵引装置实现其在支架(1)上的移动；所述的夹具本体包括平台(2)、设置在平台(2)中部的圆刀座(21)以及与圆刀座(21)相连的旋转驱动；所述的旋转驱动包括通过联轴器与圆刀座(21)相连的圆刀电机(22)；所述的支架(1)上端设置有两条平行的上支板(11)；所述的上支板(11)上端设置有轨道；所述的平台(2)上设置有滚轮(23)；所述的滚轮(23)与上支板(11)上端的轨道相对应；所述的牵引装置包括牵引绳、第一牵引轮(31)、第二牵引轮(32)、第三牵引轮(33)、第四牵引轮(34)和牵引驱动(35)；所述的第一牵引轮(31)和第二牵引轮(32)通过轮轴设置在两条平行的上支板(11)之间；所述的支架(1)下端设置有两条平行的下支板(12)；所述的第三牵引轮(33)和第四牵引轮(34)通过轮轴设置在两条平行的下支板(12)之间；所述的牵引绳一端与平台(2)靠近第一牵引轮(31)的一侧连接，另一端依次绕过第一牵引轮(31)、第三牵引轮(33)、第四牵引轮(34)、第二牵引轮(32)后与平台(2)靠近第二牵引轮(32)的一侧连接；所述的牵引驱动(35)与第四牵引轮(34)连接；所述的牵引驱动(35)包括牵引电机以及直接与第四牵引轮(34)连接的减速箱。
2.根据权利要求1所述的一种圆刀高频淬火方法，其特征在于：所述的步骤6)中高频交流电的频率为100-150KHz；电流大小为1000-1500mA。
3.根据权利要求1所述的一种圆刀高频淬火方法，其特征在于：所述的步骤4)中电磁感应铜圈与圆刀表面的距离为1-3mm。
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Denomination of invention: A High Frequency Quenching Method for Round Knives Effective date of registration: 20231115 Granted publication date: 20170315 Pledgee: Hengshan Ma'anshan finance Company limited by guarantee Pledgor: ANHUI FENGLIRUI BLADE MANUFACTURE Co.,Ltd. Registration number: Y2023980065694 |