CN1246100C - 对变形弯曲的工件进行校直的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于对发生弯曲变形的轴类工件进行校直的方法和设备。通过对弯曲变形的轴类工件上的应力集中区进行连续锤打以释放应力，然后对锤打后的工件在一定频率下进行振动以分散和均衡应力，从而对工件进行校直。该校直方法和设备简单并且高效。

Description

对变形弯曲的工件进行校直的方法及设备

技术领域

本发明涉及对发生弯曲变形的工件进行校直的方法和设备，特别涉及对发生弯曲变形的轴类工件进行校直的方法和设备。

背景技术

通常，轴类工件，特别是曲轴，在长时间的使用后或不正常的使用过程中往往会发生抱瓦或弯曲变形。变形最严重的地方往往是应力高度集中区，如曲轴弯曲变形超标而不对其加以处理，曲轴便不能继续使用。因此，对轴类工件的弯曲变形校直后继续使用的工艺是非常重要的。

目前，对轴类工件的校直维护主要采用火攻法或利用千斤顶的强力回复法。在采用火攻法或强力回复法之前，首先要确定工件的轴中心线的跳动量以确定工件的变形量的大小。此外，还要对工件进行探伤以确定是否已发生裂纹。如果工件的轴中心线跳动量已超出设计容许的设定值，并且无裂纹发生，则可以对该工件施行校直处理，例如施以火攻法或强力回复法。

上述常规的校直工艺都是要在工件上制造一个或多个应力点来平衡原有存在令轴类工件发生弯曲变形的应力，从而达到校直的效果。采用火攻法校直时，因为各种工件本身材质之间的差异，操作者很难精确地定位应力施加点以平衡导致变形的应力。而且施以火攻工艺之后，会令工件的材质变硬和变脆，经校直后的工件容易在运行过程中断裂。如曲轴材质经过调质或氮化淬硬，火攻更不宜应用。

另一种常规校直法即采用千斤顶的强压回复法只能将弯曲变形的工件校直到可能接近于平直的水平。应力施加点及力度大小是该工艺中十分难以精确掌握的步骤。此外，经过强压校直的工件例如曲轴由于应力没有经过很好的分散，也容易在以后的运行过程中变形反弹。如果曲轴材质经过氮化淬硬处理，在强压过程中则容易断裂。用千斤顶强压校直后的曲轴不仅会在短时间内反弹，而且变形曲轴经校直后，不管轴颈尺寸是否良好，所有轴颈要重新研磨。因此，工艺成本提高，工期延长。

为解决现有技术中的种种弊端，本发明提供了一种新颖的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的方法及设备，以消除有不平衡应力引起的工件弯曲变形。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的方法，包括以下步骤：

i)将已发生弯曲变形的工件支撑并固定于一固定装置上；

ii)对所述工件的弯曲变形的低点部位进行连续锤打以促使该部位的应力得以释放；

iii)将经连续锤打的工件于一定频率下振动以使工件内的残余应力均匀分布。

根据本发明中，在将弯曲变形的工件固定之前进一步包括确定工件弯曲变形部位的步骤。该步骤为本领域普通技术人员习知的，例如，用平面仪测定轴类工件的轴中心线的跳动量，平面仪显示的数据超过了设计的变形容许值的部位即为低点部位，是必须要锤打的部位。

在本发明中，所述锤打的力度根据工件的表面硬度确定，以不致使工件的表面产生明显的打击痕迹为宜。通常情况下，锤打频率为每分钟800次左右，优选为每分钟800次以上，最优选为每分钟1000次以上。

使用本发明的方法可以校直用一般方法难以处理的工件如曲轴。

在本发明的优选实施方案中，振动步骤中的振动频率优选在工件共振频率下进行，以达到应力的充分平衡。

本发明的另一目的是提供一种用于对弯曲变形的工件进行校直的设备，包括：

用于支撑工件和固定工件的固定装置；

用于对工件进行连续锤打的锤打装置，包括可以连续锤打弯曲工件的低点部位的风锤机构；

振动装置，用于对上述经锤打的工件进行振动；以及

控制装置，用于控制锤打装置的锤打频率和锤打力度，以及振动装置的振动频率和振动方向。

在本发明的校直设备中，固定装置可以为支撑弯曲工件的V形支架以及本领域中常规使用的其他装置。固定装置中包括支撑装置，例如可以在工件需锤打的位置下设置一个类似千斤顶的支架，它不仅起固定工件的作用，也起支撑工件的作用，使锤打的效果更加有效。

本发明的上述设备可以包括一底座，上述振动装置和V形支架依次可拆卸地安置在该底座上。底座的一侧设置前后可以移动的立梁，横梁可以沿着立梁上下移动。锤打装置固定在横梁上并且可以沿着横梁左右移动。

在本发明中，锤打装置包括锤打压力和锤打频率均可调的风锤机构。在本发明的一优选实施方案中，锤打装置进一步包括一限定风锤机构锤打方向的限定机构，如一扇形导轨，风锤机构可以在该扇形导轨中移动，以保持所述的风锤锤针与锤打面相垂直。所述的扇形导轨进一步包括一锁定机构，用于确保所述的风锤机构(15)在工作过程中不会摆动。

风锤机构的锤打强度根据工件的材质而定，通常以不导致工件表面明显伤痕为宜。锤打频率通常在每分钟800次以上为宜。优选每分钟锤打1000次以上。

根据本发明，通过对弯曲变形的工件的低点部位进行具有一定频率的反复锤打，使弯曲工件应力集中区的应力得到释放并分散。它和利用千斤顶强压回复法不同，本发明的锤打装置的锤打部位是工件的压应力集中区，弯曲工件的内部的不平衡应力在锤打的过程中得到了重新调整。此外，由于每次锤打的压力适宜，避免了使用千斤顶时压力不适宜造成的缺陷。因而，经过锤打后的工件在随后的振动过程中将不会使工件发生明显的变形。

尽管锤打后的工件内部的应力得到重新调整，但为避免变形回复，必需将工件进行振动，以进一步平衡工件内部的应力。在本发明的设备中进一步包含一振动装置，用于对经过锤打的工件进行振动。根据在本发明，所述的振动装置最好能使工件在各个方向上振动，并能确保较长的工件的振动可以整体进行，以充分分配的平衡弯曲工件内的应力。

本发明的设备中包括控制装置，用以控制锤打装置的锤打强度和频率，以及振动装置的振动频率和方向。可以采用一个控制装置来对所述风锤机构和所述振动机构的加以控制，也可以分别采用各自的控制装置，这属于本领域普通技术人员常规的知识。本领域普遍技术人员可以知道如何设计控制装置，如用可调电机可实现振动装置不同的振动频率。

附图说明

图1示意性地说明了本发明的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的设备；

图2示意性地说明了上述的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的设备中的风锤移到工件的需锤打的低点部位上；

图3示意性地说明了上述的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的设备中的风锤锤打工件的情形；

图4和图5示意性地说明了上述的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的设备中的风锤机构在扇形轨道中可移动地锤打工件的情形。

具体实施方式

以下参照附图进一步详述本发明的用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的方法和设备。

参考图1，它示意性地说明了本发明的用于对弯曲变形的轴类工件的进行校直的设备。标号1表示设备底座。立梁2垂直于底座1且能沿着底座1的一侧前后移动。横梁3沿着立梁2上下可移动。

底座1上面可拆卸地设置有振动装置4，用于固定和支撑待校直工件6的V形支架5位于底座1的上方。

标号7表示本发明的锤打装置。如图2所示，该锤打装置7利用滑动机构8固定在横梁3上并能沿着横梁3左右可移动。滑动机构8的下端的扇形导轨9用于安装风锤机构10。风锤机构10移动时，扇形导轨9上的锁定机构便能将风锤机构10锁定，以保证风锤机构10在工作过程中不会前后左右摆动。当对工件6进行锤打时，风锤机构10可沿着扇形导轨9移动，因此可以对工件的各个需锤打的不同位置进行锤打。风锤机构10包括风锤11，自动定中套管12和风锤撞针13。

在对轴类工件进行校直时，将工件固定到V形支架5上，首先利用常规的方法测定工件的轴中心线的跳动量及材质硬度，确定轴类工件弯曲变形的位置。将工件锁定在V支架上，利用平面仪确定工件上超过设计容许值的低点部位，即需校直的变形弯曲部位。然后使工件的低点部位面向风锤撞针13。在工件的锤打部位下可放置一个类似千斤顶的支架，把工件要锤打的部位支撑住。

根据上述确定的轴中心线的跳动量及硬度，利用风锤控制装置14设置风锤的气压及锤打频率，将自动定中套管12对准工件低点部位，风锤撞针刚好接触工件表面。启动控制装置14以使风锤机构10工作，对工件低点部位进行锤打。风锤对工件的锤打力度按工件材质的硬度参数来设定的，以不会在锤打的工件表面上造成坑点为适宜。风锤锤打的频率及每一点的锤打时间根据工件轴中心线的跳动量来设定的，其目的是要将工件低点部位的应力通过这样的反复锤打而分散或释放，工件在随后的振动步骤中能使应力在整个工件上均匀分布，从而使工件很容易地自然回中。重复上述过程直至工件的轴中心线的跳动量回复到设计容许范围内即可。

如图4和图5所示，风锤机构10在控制装置14的控制下可以在锤打的过程中沿着扇形导轨9左右移动，于是风锤的锤打可以在工件的所有低点部位进行。对于直径较大的轴类工件，可以用常规方法控制滑动机构8沿着横梁3左右移动以对大直径的工件的低点部位逐一锤打。

当工件的低点部位沿着工件轴线分布时，立梁2沿着底座1的前后移动可以保证风锤机构10对工件所有应力集中区进行锤打。

锤打完毕后，移开锤打装置7。由控制装置14驱动振动装置4对经锤打的工件进行高频振动。高频振动的目的是要进一步释放工件内的应力并使残余应力分布均匀。这有助于给工件在继续服役期间不易再次反弹变形，达到安全使用的目的。基于此目的，本领域普通技术人员可以根据实际情况设定振动装置的频率及振动时间。

本发明可以用于消除各种生产或维修的轴类、钢结构或焊接工件的应力。

Claims (16)

1.一种用于对弯曲变形的轴类工件进行校直的方法，包括以下步骤：

将已发生弯曲变形的工件支撑并固定于一固定装置上；

对所述工件的弯曲变形的低点部位进行连续锤打以促使该部位应力得以释放；

将经连续锤打的工件于该工件的共振频率下振动以使工件内的残余应力均匀分布。

2.根据权利要求1的方法，其中所述锤打的力度根据工件的弯曲程度和工件的表面硬度确定，以不致使工件的表面产生明显的锤打痕迹为宜。

3.根据权利要求1的方法，其中所述的需锤打的位置为应力集中区。

4.根据权利要求1的方法，其中所述的需锤打的位置为轴类工件的轴中心线跳动量超过设计容许值的部位。

5.根据权利要求1的方法，其中所述连续锤打的频率为每分钟至少800次。

6.根据权利要求1-5中的任一种方法，其中所述工件为曲轴。

7.一种用于对弯曲变形的工件进行校直的设备，包括：

用于支撑工件和固定工件的固定装置；

用于对工件进行连续锤打的锤打装置(7)，包括可以连续锤打弯曲工件的低点部位的风锤机构(10)；

振动装置(4)，用于对上述经锤打的工件在该工件的共振频率下进行振动；以及

控制装置(14)，用于控制锤打装置(7)的锤打频率和锤打力度，以及振动装置(4)的振动频率和振动方向。

8.根据权利要求7的设备，其中所述固定装置为V形支架(5)。

9.根据权利要求8的设备，其中固定装置进一步包括一底座(1)，所述V形支架(5)安装在所述底座(1)的上方。

10.根据权利要求7的设备，其中所述的固定装置包括支撑装置，用于支撑在工件需锤打的位置。

11.根据权利要求7的设备，其中所述的锤打机构(10)包括一风锤(11)，一自动定中套管(12)和一风锤撞针(13)。

12.根据权利要求7的设备，其中锤打装置(7)进一步包括一限定风锤机构锤打方向的限定机构。

13.根据权利要求12的设备，其中所述的限定风锤机构锤打方向的限定机构包括一扇形导轨，用于所述的风锤机构(10)在锤打过程中改变锤打方向，以保持风锤撞针与锤打面相垂直。

14.根据权利要求13的设备，其中所述的扇形导轨进一步包括一锁定机构，用于确保所述的风锤机构(10)在移动过程中保持固定。

15.根据权利要求14的设备，其中所述的振动机构包括一个或多个可以使工件在各个方向上振动的振动器。

16.根据权利要求7-15中的任一个权利要求所述的设备，其中所述的工件为曲轴。

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