一種回轉支承齒輪淬火的工藝方法技術

本發明專利技術公開了一種回轉支承齒輪淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行粗車、精車、插齒、淬火和回火，淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中包括有旋轉工座臺，旋轉工作臺一側設有可垂直移動的固定座，固定座一側的水平側板上架設有水平移動的滑座，滑座上固定安裝有驅動中頻淬火感應器和輔助定位導桿運行的變壓器，中頻淬火感應器前端部的感應頭為梯形，感應頭與其對應的齒溝配合時應留有耦合空隙；淬火的過程中通過對中頻感應器與齒溝之間的耦合間隙、電流透入深度、齒溝線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整。本發明專利技術提高了淬火質量，特別適合材料為50Mn或42CrMo，齒輪模數大于6的淬火要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于回轉支承加工制造領域，尤其涉及。
技術介紹
回轉支承行業在我國已經經歷了 30余年的發展，自1984年首次發布的JB2300-84《回轉支承形式、基本參數和技術要求》標準，以及在199 9年修訂的JB/T2300-1999《回轉支承》標準，現我國已是具備了完善的回轉支承設計、制造和測試的綜合開發能力。同時不同的行業對回轉支承頁提出了自己的標準，如風力發電、建筑機械、軸承行業等，由此可見產品逐漸進入細化、品種多的競爭態勢。目前，市場上用量最大的是單排四點接觸球式回轉支承，而且齒溝直徑在0 500 O 1500mm之間的占其中的絕大部分；如今，隨著工程機械、特種車和工業機器人等的發展，特別是風力發電行業高速成長，對產品的質量、創新性提出了更高的要求。但是高精度、壽命長、耐候性強的高端回轉支承市場依然被國外傳統的企業把持，每年國內都需要進口大量此類回轉支承，國內企業均面臨技術創新的嚴峻挑戰。回轉支承軸承實際上是能夠起連接、傳動的新型高強度軸承，比普通的軸承在承受的載荷的形式、能力方面有著獨到之處，可承受較大的軸向、徑向負荷和傾覆力矩等綜合載荷。回轉支承軸承一般帶有安裝孔、內齒輪或外齒輪、潤滑油孔和密封裝置，能使主機設計結構緊湊，安裝簡單、使用壽命長，其傳動形式主要以齒輪傳動方式為主，一般與此配對的是小齒輪，回轉時所受的載荷將由齒輪嚙合運動來處理，而齒輪接觸面理論上是線接觸，就單齒而言，齒面承受的載荷比較集中，特別是頻繁的不規則的旋轉運動，產生的沖擊載荷，使得齒輪受力狀態非常惡劣，嚴重的會導致齒輪直接折斷，這也是回轉支承運用的重型機械(如塔吊、挖掘機、船舶機械、風力發電機組等)出現設備故障的一個主要因素，除設計時考慮到的因素之外，如何滿足設計所要求的技術參數，即工藝過程能力的滿足就非常重要了，而現有齒輪的淬火工藝中，很難滿足設計所要求的技術參數。
技術實現思路
專利技術提供了，通過對淬火過程中的中頻感應器與齒溝之間的耦合間隙、電流透入深度、齒溝線速度、淬火液的溫度和濃度等工藝參數的設定和調整，提高了淬火質量，避免了淬火齒溝面出現細小裂紋，嚴重的導致工件報廢，同時使用過程中PAG淬火液會隨工件流失、氧化分解，以及雜質、油污、自來水含有物質等加入，都構成了對濃度的影響，用折光儀檢測的數據將缺乏真實性，從而影響齒溝質量等問題。本專利技術的技術方案如下 ，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行粗車、精車、插齒、淬火和回火，其特征在于所述淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中包括有旋轉工座臺，所述旋轉工作臺一側設有可垂直移動的固定座，所述固定座一側的水平側板上架設有水平移動的滑座，所述滑座上固定安裝有驅動中頻淬火感應器，所述中頻淬火感應器前端部的感應頭為梯形，所述感應頭與其對應的齒溝配合時應留有耦合空隙，所述輔助定位導桿與中頻淬火感應器前端部的感應頭并列，且均固定安裝在滑座伸出的固定桿上； 其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下 (I)、首先對待淬火工件的運動精度，中頻感應器的位置移動進行調控，將待淬火工件平放在旋轉工作臺上，由數控電機控制旋轉工作臺做精度較高的斷續運動，從而控制帶淬火工件的運動精度，通過滑座在水平側板上的移動、固定座的垂直移動，實現了中頻感應器位置的調控。(2)、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其 它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的外圓徑向跳動，跳動控制在0. Imm之內，用壓板對稱四點壓緊工件，每次安裝工件前對工作臺也要進行清潔； (3 )、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件齒溝之間的間隙,用塞尺檢測中齒溝與其配合的頻淬火感應器的感應頭之間的間距，控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3、感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5和感應頭頂部與其對應的齒頂位置的耦合間隙尺寸h4的尺寸，如控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3和感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5不受模數影響，一般取h3= I. 5 2mm，h5= I. 25 I. 5mm，而感應頭頂部與其對應的齒頂位置的耦合間隙尺寸h4需根據待淬火工件的齒輪模數來確定； (4)、通過溫度儀進行監控調整PAG淬火液的溫度，通過冷卻塔將PAG淬火液溫度控制在40± 10°C，通過折光儀配合粘度測定法、真實濃度測定法檢測PAG淬火液濃度，通過PAG淬火液中加入水將濃度控制在9± 1% ； (5)、調整中頻淬火設備感應頻率及電壓、電流輸出參數，中頻感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍，回轉支承齒面淬火深度為3 5_，計算頻率范圍在7 2. 5KHz，具體取值根據淬火溫度相關；同時就齒圈整體而言，淬火方式是斷續的，中頻感應器在加熱淬火后，將通過工作臺旋轉，采用間隔2 3齒的方式循環淬火，這個循環方式可以通過設備數控方式進行設置，過程中配合淬火設備中的輔助定位導桿，可確保每次淬火感應器旋轉后相對齒形的位置一致，而且由于中頻感應器運動也不是連續勻速的，考慮到淬火前后的齒輪自身溫度狀態，因此中頻感應器開始在齒的端面前停留2 3秒，給工件預熱，然后以均勻的速度大約在I. 5mm/s左右的速度淬火，出口端停留I秒左右時間； (6)、按照步驟(5)對待淬火工件的所有齒溝進行淬火后，檢查淬火硬度和外表質量，合格后進行首件加工，首件檢測后方可批量生產，在批量生產過程中注意每班過程參數記錄，用統計分析方法，逐步控制過程工藝參數，淬火后10小時之內必須進行回火處理，回火溫度190± 10°C，保溫2個小時，空冷，再次檢驗。所述的待淬火工件的調質或正火硬度210-260HB，齒面淬火硬度在50 56HRC之間，齒面淬硬層深度h=3 5mm，齒根淬硬層深度hi不小于I. 5mm]齒輪精車中的待淬火工件齒溝的粗糙度為3. 2-1.6。本專利技術的原理為通常齒坯材質是50Mn或42CrMo，調質或正火硬度210-260HB，齒面淬火硬度在50 56HRC之間，齒面淬硬層深度h=3 5mm(跟設計有關)，齒根淬硬層深度hi不小于I. 5mm。影響齒輪淬火質量的主要因素有齒輪的材質要求、粗糙度(加工精度)，齒輪的裝夾的精度、感應器的形狀與工件的相對位置、加熱溫度、沿齒溝運動的參數；淬火液的選擇、控制。對于回轉支承材質除外觀缺陷控制和調質硬度測試之外，重要的是工件的檢測樣件低倍組織的金相分析，進行比照對比，控制金屬金相晶粒的構成，為后期的中頻淬火做好基本準備；其次，控制粗糙度的影響，粗糙度高容易導致淬火面出現細小裂紋，嚴重的導致工件報廢，由此要求粗糙度最好控制在3. 2-1. 6左右，齒輪加工最后一道成型工藝切削量要小。并且要求齒輪加工后后要去毛刺和工件表面的鐵屑、油料等附著物，保持工件的清潔。 中頻感應器的形狀與位置。中頻感應器加熱是利用電器感應原理，在待淬火工件表面上產生感應電流即渦流，在工件自身電阻作用下，電能轉換成熱能，就感應器的斷面外形尺寸，考慮到尖角效應、集膚效應，感應器離齒輪頂部必需留有一定的距離h4，這里的間隙距離非常關鍵，沿齒廓不同的表面積與體積之比需要對應不同的感應能量，這里齒溝間隙h3和齒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回轉支承齒輪淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行粗車、精車、插齒、淬火和回火，其特征在于：所述淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中包括有旋轉工座臺，所述旋轉工作臺一側設有可垂直移動的固定座，所述固定座一側的水平側板上架設有水平移動的滑座，所述滑座上固定安裝有驅動中頻淬火感應器，所述中頻淬火感應器前端部的感應頭為梯形，所述感應頭與其對應的齒溝配合時應留有耦合空隙，所述輔助定位導桿與中頻淬火感應器前端部的感應頭并列，且均固定安裝在滑座伸出的固定桿上；其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下：（1）、首先對待淬火工件的運動精度，中頻感應器的位置移動進行調控，將待淬火工件平放在旋轉工作臺上，由數控電機控制旋轉工作臺做精度較高的斷續運動，從而控制帶淬火工件的運動精度，通過滑座在水平側板上的移動、固定座的垂直移動，實現了中頻感應器位置的調控；（2）、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的外圓徑向跳動，跳動控制在0.1mm之內，用壓板對稱四點壓緊工件，每次安裝工件前對工作臺也要進行清潔；（3）、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件齒溝之間的間隙，用塞尺檢測中齒溝與其配合的頻淬火感應器的感應頭之間的間距，控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3、感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5和感應頭頂部與其對應的齒頂位置的耦合間隙尺寸h4的尺寸，如：控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3和感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5不受模數影響，一般取h3=？1.5～2mm，h5=？1.25～1.5mm，而感應頭頂部與其對應的齒頂位置的耦合間隙尺寸h4需根據待淬火工件的齒輪模數來確定；（4）、通過溫度儀進行監控調整PAG淬火液的溫度，通過冷卻塔將PAG淬火液溫度控制在40±10℃，通過折光儀配合粘度測定法、真實濃度測定法檢測PAG淬火液濃度，通過PAG淬火液中加入水將濃度控制在9±1%；（5）、調整中頻淬火設備感應頻率及電壓、電流輸出參數，中頻感應器的工作頻率取決于淬火深度，一般取的電流透入深度是淬硬層深度的2倍，回轉支承齒面淬火深度為3～5mm，計算頻率范圍在7～2.5KHz，具體取值根據淬火溫度相關；同時就齒圈整體而言，淬火方式是斷續的，中頻感應器在加熱淬火后，將通過工作臺旋轉，采用間隔2～3齒的方式循環淬火，這個循環方式可以通過設備數控方式進行設置，過程中配合淬火設備中的輔助定位導桿，可確保每次淬火感應器旋轉后相對齒形的位置一致，而且由于中頻感應器運動也不是連續勻速的，考慮到淬火前后的齒輪自身溫度狀態，因此中頻感應器開始在齒的端面前停留2～3秒，給工件預熱，然后以均勻的速度大約在1.5mm/s左右的速度淬火，出口端停留1秒左右時間；（6）、按照步驟(5)對待淬火工件的所有齒溝進行淬火后，檢查淬火硬度和外表質量，合格后進行首件加工，首件檢測后方可批量生產，在批量生產過程中注意每班過程參數記錄，用統計分析方法，逐步控制過程工藝參數，淬火后10小時之內必須進行回火處理，回火溫度190±10℃，保溫2個小時，空冷，再次檢驗。...

【技術特征摘要】
1.一種回轉支承齒輪淬火的工藝方法，其主要工序是對回轉支承的內圈和外圈分別進行粗車、精車、插齒、淬火和回火，其特征在于所述淬火中的淬火設備中的感應器采用中頻淬火感應器，淬火液為PAG淬火液，淬火設備中包括有旋轉工座臺，所述旋轉工作臺一側設有可垂直移動的固定座，所述固定座一側的水平側板上架設有水平移動的滑座，所述滑座上固定安裝有驅動中頻淬火感應器，所述中頻淬火感應器前端部的感應頭為梯形，所述感應頭與其對應的齒溝配合時應留有耦合空隙，所述輔助定位導桿與中頻淬火感應器前端部的感應頭并列，且均固定安裝在滑座伸出的固定桿上； 其利用上述淬火設備淬火的具體工藝步驟如下 (1)、首先對待淬火工件的運動精度，中頻感應器的位置移動進行調控，將待淬火工件平放在旋轉工作臺上，由數控電機控制旋轉工作臺做精度較高的斷續運動，從而控制帶淬火工件的運動精度，通過滑座在水平側板上的移動、固定座的垂直移動，實現了中頻感應器位置的調控； (2)、將待淬火工件清潔干凈，不得殘留加工殘留物和其它附著物、油污，吊裝上淬火設備上，安放妥當后，用百分表檢測工件的外圓徑向跳動，跳動控制在0. Imm之內，用壓板對稱四點壓緊工件，每次安裝工件前對工作臺也要進行清潔； (3 )、調整中頻淬火感應器的感應頭與待淬火工件齒溝之間的間隙,用塞尺檢測中齒溝與其配合的頻淬火感應器的感應頭之間的間距，控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3、感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5和感應頭頂部與其對應的齒頂位置的耦合間隙尺寸h4的尺寸，如控制感應頭的底端與其對應的齒根位置之間的耦合間隙h3和感應頭的兩側與其對應的齒溝位置的耦合間隙h5不受模數影響，一般取h3= I. 5 2mm，h5= I. 25 I. 5mm，而感應頭頂部與其對應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李云虎，唐華峰，
申請(專利權)人：安徽省宣城市乾坤回轉支承有限公司，
類型：發明
國別省市：