CN108193025A - 一种无软带回转支承套圈的淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无软带回转支承套圈的淬火方法,包括以下步骤:步骤一、工件的定位:将工件水平安装在机床的工作平台上,并将其进行固定;步骤二、确定工件的圆心位置:机床主轴上安装有测距传感器,本发明操作工艺简单、方便,可在淬火之前对回转支承的中心进行定位,保证感应加热器和冷却装置运动的精确性,通过两个感应加热器同时向相反方向运动而实现回转支承滚道的无软带热处理过程,本发明对滚道表面的加热和冷却同时进行,不会产生无软带区域,因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹,也没有经过淬火形成的低硬度区域,同时也简化了回转支承热处理的步骤,提高工作效率,有利于回转支承使用寿命的延长。
Description
技术领域
本发明属于回转支承热处理工艺技术领域,具体涉及一种无软带回转支承套圈的淬火方法。
背景技术
回转支承是由内外圈和滚动体等构成的能够承受综合载荷的大型轴承,可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。回转支承应用于各种工程机械及旋转工作台,是工程机械回转机构的重要组成部分,对其滚道淬火质量有着很高的要求,一般要求其表面有较高的硬度和耐磨性,而滚道内部的材料仍保持原来的韧性组织。对于大直径的回转支承通常采用中频感应淬火的方法,由于中频感应淬火具有加热速度快,效率高,无污染而被广泛应用于回转支承的表面感应淬火中。传统的滚道表面中频感应淬火机构虽然种类繁多,优点也各不相同,但始终无法解决感应淬火软带的问题。
淬火软带是淬火设备感应器开始淬火的起始位置与结束位置之间存在的一个盲区,为了防止二次加热导致的滚道表面产生裂纹而没有经过淬火形成的低硬度区域。由于现有的工艺无法避免淬火软带的产生,在回转支承安装时必须考虑载荷的方向,因此需要将软带位置尽量放在非主要的承载区域,防止软带与滚子接触区域在运动承载过程中过渡磨损而导致回转支承的整体报废,但是这样的操作方式限制了回转支承的使用范围,也降低了回转支承的使用寿命,增加设备的后期维护成本,成为制约我国回转支承企业发展的重要因素。
现有技术中为了避免出现淬火软带,将工件夹紧固定好之后,利用中频感应淬火装置沿着特定的导轨对回转支承外表面进行加热淬火,这种工作方式需要花费大量的准备工作时间,工作效率低下。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提供一种无软带回转支承套圈的淬火方法,在进行淬火之前,首先对回转支承进行中心定位,将两个热处理装置分别安装在三轴驱动装置上,在中心定位之后,通过编程实现回转支承的快速淬火,可使得回转支承上每一个淬火部位的热处理时间相同,热处理装置距离每一个淬火部位的距离始终保持相等,在淬火之后,利用冷却装置对淬火的部位进行冷却,实现了回转支承无软带热处理的过程,提高了回转支承热处理的质量,有利于提高回转支承的使用寿命。
本发明所采用的技术方案是:一种无软带回转支承套圈的淬火方法,包括以下步骤:
步骤一、工件的定位:将工件水平安装在机床的工作平台上,并将其进行固定;
步骤二、确定工件的圆心位置:机床主轴上安装有测距传感器,利用测距传感器对工件的外径表面或内径表面的不同位置进行距离测量,确定工件的圆心坐标,将坐标值记录并存储在机床控制系统内,根据该坐标值确定出感应加热器的起点位置、终点位置以及感应加热器的运动半径;
步骤三、工件的加热与冷却:在初始位置,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点,且两个感应加热器之间的距离为2mm,淬火时,两个感应加热器同时通电,两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点,移动过程中,两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心,在到达终点时,两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm;在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中,安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却,滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等;两组感应加热器对终点位置进行加热并撤离滚道表面后,感应加热器断电,停止加热,两个冷却装置在终点位置对终点位置进行冷却后,撤离滚道表面,完成回转支承的整个淬火过程,得到无软带的回转支承套圈。
所述步骤二中的测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外测距传感器。
所述步骤二中的控制系统为PLC编程系统。
所述步骤三中,感应加热器为中频感应器,加热电流频率为2500-8000Hz。
所述步骤三中,感应加热器与工件滚道表面的距离为2-3mm。
所述步骤三中,每组感应加热器均安装在移动装置上,移动装置包括水平横轴、水平纵轴以及与水平线垂直的竖直坐标轴,每个轴均通过伺服电机进行驱动,每台伺服电机均电连接于控制系统,使每组感应加热器可以进行六个自由度的移动,能够实现感应加热器在空间内自由活动的目的,增大活动范围。
所述步骤三中,冷却装置的冷却介质为水、水溶液或矿物油。
其中步骤一中,将工件进行水平放置的目的是为了使工件的中心轴线与工作台保持垂直,从而使感应加热器在工作的过程中,始终在同一水平线上进行移动,减少工作人员在编程过程中所花费的时间,既保证了工作效率也降低工作人员的工作难度,并且可以使工件在后续的加热和冷却工艺,受热和冷却均匀,从而达到在最终产品的优异性能。
其中步骤二中,设置测距传感器的目的是为了快速的找出工件的圆心,确定圆心的实际坐标值,结合工件的待淬火滚道半径从而得出感应加热器的位置,在控制系统上快速的编入两个感应加热器运动轨迹的程序,达到在淬火过程中,感应加热器与待淬火表面之间的间距始终不变的目的,有利于提高淬火的效率和淬火的质量, 也是为了使工件在后续的加热和冷却工艺,受热和冷却均匀,从而达到在最终产品的优异性能。
其中步骤三是将两个感应加热器在起始零点位置同时感应淬火,在终点相遇位置同时感应淬火,代替了传统单个感应加热器从起点开始,绕工作表面一圈后,终点与起点之间存在时间差而存在的软带问题,由于本发明加热和冷却同时进行,不会产生无软带区域,因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹,也没有经过淬火形成的低硬度区域。
其中步骤三中,淬火时,两个感应加热器同时通电,两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点,移动过程中,两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心;这样设置的目的是:可以使感应加热器在移动过程中距离滚道表面之间的距离始终保持相等,感应加热器通电后,可以对滚道表面的淬火,在淬火过程中,由于感应加热器的移动速度相同,距离滚道表面的距离相等,能够保证两个感应加热器的移动角度和距离相等,使滚道表面每一点所加热的时间相等,使滚道淬火表面受热均匀,从而保证淬火之后每一点位置上的硬度相同,提高淬火的质量。
其中步骤三中,在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中,安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却,滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等;这样设置的目的是:能够以相同的时间间隔对已经加热的滚道表面进行冷却,提高冷却的效果,使滚道受热与冷却同步且均匀,从而有利于整个淬火质量的提高。
其中步骤三中,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点,且两个感应加热器之间的距离为2mm;在到达终点时,两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm;这样设置的目的是为了防止两个感应加热器距离过近而造成设备发生结构上的碰撞,降低作业的难度,另外一方面是由于距离大于2mm后,由于两个感应加热器之间的距离相距太远,会使加热的盲区加大,尤其是遇到大型轴承时,热量无法传到加热的盲区,那么轴承此处的温度不够的话,就达不到淬火的要求,淬火的质量难以保证,从而影响最终产品的质量。
本发明的有益效果:
本发明操作工艺简单、方便,可在淬火之前对回转支承的中心进行定位,保证感应加热器和冷却装置运动的精确性,通过两个感应加热器同时向相反方向运动而实现回转支承滚道的无软带热处理过程,本发明对滚道表面的加热和冷却同时进行,不会产生无软带区域,因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹,也没有经过淬火形成的低硬度区域,同时也简化了回转支承热处理的步骤,提高工作效率,有利于回转支承使用寿命的延长。
附图说明
图1为本发明的工作滚道在套圈外径位置上的工作原理图;
图2为本发明的工作滚道在套圈内径位置上的工作原理图。
图中标记:1、感应加热器;2、冷却装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例一、
如图所示,一种无软带回转支承套圈的淬火方法,包括以下步骤:
步骤一、工件的定位:将工件水平安装在机床的工作平台上,并将其进行固定;
步骤二、确定工件的圆心位置:机床主轴上安装有测距传感器,测距传感器为超声波测距传感器,利用测距传感器对工件的外径表面或内径表面的不同位置进行距离测量,确定工件的圆心坐标,将坐标值记录并存储在机床的PLC编程控制系统内,根据该坐标值确定出感应加热器的起点a位置、终点b位置以及感应加热器的运动半径;
步骤三、工件的加热与冷却:在初始位置,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点a位置,且两个感应加热器之间的距离为2mm,淬火时,两个感应加热器同时通电,加热电流频率为2500Hz,感应加热器与工件滚道表面的距离为2mm,两个感应加热器自零点a位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点,移动过程中,两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心,在到达终点b位置时,两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm;在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中,安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却,冷却装置的冷却介质为水,滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等;两组感应加热器对终点b位置进行加热并撤离滚道表面后,感应加热器断电,停止加热,两个冷却装置在终点b位置对滚道表面进行冷却后,撤离滚道表面,完成回转支承的整个淬火过程,即得到无软带的回转支承套圈。
每组感应加热器均安装在移动装置上,移动装置包括水平横轴、水平纵轴以及与水平线垂直的竖直坐标轴,每个轴均通过伺服电机进行驱动,每台伺服电机均电连接于控制系统,使每组感应加热器可以进行六个自由度的移动,能够实现感应加热器在空间内自由活动的目的,增大活动范围。
实施例二、
如图所示,一种无软带回转支承套圈的淬火方法,包括以下步骤:
步骤一、工件的定位:将工件水平安装在机床的工作平台上,并将其进行固定;
步骤二、确定工件的圆心位置:机床主轴上安装有测距传感器,测距传感器为红外测距传感器,利用测距传感器对工件的外径表面或内径表面的不同位置进行距离测量,确定工件的圆心坐标,将坐标值记录并存储在机床的PLC编程控制系统内,根据该坐标值确定出感应加热器的起点a位置、终点b位置以及感应加热器的运动半径;
步骤三、工件的加热与冷却:在初始位置,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点a位置,且两个感应加热器之间的距离为2mm,淬火时,两个感应加热器同时通电,加热电流频率为5000Hz,感应加热器与工件滚道表面的距离为3mm,两个感应加热器自零点a位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点,移动过程中,两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心,在到达终点b位置时,两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm;在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中,安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却,冷却装置的冷却介质为矿物油,滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等;两组感应加热器对终点b位置进行加热并撤离滚道表面后,感应加热器断电,停止加热,两个冷却装置在终点b位置对滚道表面进行冷却后,撤离滚道表面,完成回转支承的整个淬火过程,即得到无软带的回转支承套圈。
每组感应加热器均安装在移动装置上,移动装置包括水平横轴、水平纵轴以及与水平线垂直的竖直坐标轴,每个轴均通过伺服电机进行驱动,每台伺服电机均电连接于控制系统,使每组感应加热器可以进行六个自由度的移动,能够实现感应加热器在空间内自由活动的目的,增大活动范围。
Claims (8)
1.一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、工件的定位:将工件水平安装在机床的工作平台上,并将其进行固定;
步骤二、确定工件的圆心位置:机床主轴上安装有测距传感器,利用测距传感器对工件的外径表面或内径表面的不同位置进行距离测量,确定工件的圆心坐标,将坐标值记录并存储在机床控制系统内,根据该坐标值确定出感应加热器的起点位置、终点位置以及感应加热器的运动半径;
步骤三、工件的加热与冷却:在初始位置,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点,淬火时,两个感应加热器同时通电,两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点,移动过程中,两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心,在到达终点时,两个感应加热器停止移动;在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中,安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却,滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等;两组感应加热器对终点位置进行加热并撤离滚道表面后,感应加热器断电,停止加热,两个冷却装置在终点位置对终点位置进行冷却后,撤离滚道表面,完成回转支承的整个淬火过程,得到无软带的回转支承套圈。
2.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤二中的测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外测距传感器。
3.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤二中的控制系统为PLC编程系统。
4.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤三中,感应加热器为中频感应器,加热电流频率为2500-8000Hz。
5.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤三的感应加热器对工件滚道表面加热过程中,感应加热器与工件滚道表面的距离为2-3mm。
6.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤三中,冷却装置的冷却介质为水、水溶液或矿物油。
7.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤三中,安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点位置,两个感应加热器之间的距离为2mm。
8.根据权利要求1所述的一种无软带回转支承套圈的淬火方法,其特征在于:步骤三中,在两个感应加热器到达终点时的间距为2mm。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180622 |