一种回转支承齿轮淬火的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种回转支承齿轮淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行粗车、精车、插齿、淬火和回火，淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中包括有旋转工座台，旋转工作台一侧设有可垂直移动的固定座，固定座一侧的水平侧板上架设有水平移动的滑座，滑座上固定安装有驱动中频淬火感应器和辅助定位导杆运行的变压器，中频淬火感应器前端部的感应头为梯形，感应头与其对应的齿沟配合时应留有耦合空隙；淬火的过程中通过对中频感应器与齿沟之间的耦合间隙、电流透入深度、齿沟线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整。本发明专利技术提高了淬火质量，特别适合材料为50Mn或42CrMo，齿轮模数大于6的淬火要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于回转支承加工制造领域，尤其涉及。
技术介绍
回转支承行业在我国已经经历了 30余年的发展，自1984年首次发布的JB2300-84《回转支承形式、基本参数和技术要求》标准，以及在199 9年修订的JB/T2300-1999《回转支承》标准，现我国已是具备了完善的回转支承设计、制造和测试的综合开发能力。同时不同的行业对回转支承页提出了自己的标准，如风力发电、建筑机械、轴承行业等，由此可见产品逐渐进入细化、品种多的竞争态势。目前，市场上用量最大的是单排四点接触球式回转支承，而且齿沟直径在0 500 O 1500mm之间的占其中的绝大部分；如今，随着工程机械、特种车和工业机器人等的发展，特别是风力发电行业高速成长，对产品的质量、创新性提出了更高的要求。但是高精度、寿命长、耐候性强的高端回转支承市场依然被国外传统的企业把持，每年国内都需要进口大量此类回转支承，国内企业均面临技术创新的严峻挑战。回转支承轴承实际上是能够起连接、传动的新型高强度轴承，比普通的轴承在承受的载荷的形式、能力方面有着独到之处，可承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩等综合载荷。回转支承轴承一般带有安装孔、内齿轮或外齿轮、润滑油孔和密封装置，能使主机设计结构紧凑，安装简单、使用寿命长，其传动形式主要以齿轮传动方式为主，一般与此配对的是小齿轮，回转时所受的载荷将由齿轮啮合运动来处理，而齿轮接触面理论上是线接触，就单齿而言，齿面承受的载荷比较集中，特别是频繁的不规则的旋转运动，产生的冲击载荷，使得齿轮受力状态非常恶劣，严重的会导致齿轮直接折断，这也是回转支承运用的重型机械(如塔吊、挖掘机、船舶机械、风力发电机组等)出现设备故障的一个主要因素，除设计时考虑到的因素之外，如何满足设计所要求的技术参数，即工艺过程能力的满足就非常重要了，而现有齿轮的淬火工艺中，很难满足设计所要求的技术参数。
技术实现思路
专利技术提供了，通过对淬火过程中的中频感应器与齿沟之间的耦合间隙、电流透入深度、齿沟线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量，避免了淬火齿沟面出现细小裂纹，严重的导致工件报废，同时使用过程中PAG淬火液会随工件流失、氧化分解，以及杂质、油污、自来水含有物质等加入，都构成了对浓度的影响，用折光仪检测的数据将缺乏真实性，从而影响齿沟质量等问题。本专利技术的技术方案如下 ，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行粗车、精车、插齿、淬火和回火，其特征在于所述淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中包括有旋转工座台，所述旋转工作台一侧设有可垂直移动的固定座，所述固定座一侧的水平侧板上架设有水平移动的滑座，所述滑座上固定安装有驱动中频淬火感应器，所述中频淬火感应器前端部的感应头为梯形，所述感应头与其对应的齿沟配合时应留有耦合空隙，所述辅助定位导杆与中频淬火感应器前端部的感应头并列，且均固定安装在滑座伸出的固定杆上； 其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下 (I)、首先对待淬火工件的运动精度，中频感应器的位置移动进行调控，将待淬火工件平放在旋转工作台上，由数控电机控制旋转工作台做精度较高的断续运动，从而控制带淬火工件的运动精度，通过滑座在水平侧板上的移动、固定座的垂直移动，实现了中频感应器位置的调控。(2)、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其 它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的外圆径向跳动，跳动控制在0. Imm之内，用压板对称四点压紧工件，每次安装工件前对工作台也要进行清洁； (3 )、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件齿沟之间的间隙,用塞尺检测中齿沟与其配合的频淬火感应器的感应头之间的间距，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸，如控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3和感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5不受模数影响，一般取h3= I. 5 2mm，h5= I. 25 I. 5mm，而感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4需根据待淬火工件的齿轮模数来确定； (4)、通过温度仪进行监控调整PAG淬火液的温度，通过冷却塔将PAG淬火液温度控制在40± 10°C，通过折光仪配合粘度测定法、真实浓度测定法检测PAG淬火液浓度，通过PAG淬火液中加入水将浓度控制在9± 1% ； (5)、调整中频淬火设备感应频率及电压、电流输出参数，中频感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍，回转支承齿面淬火深度为3 5_，计算频率范围在7 2. 5KHz，具体取值根据淬火温度相关；同时就齿圈整体而言，淬火方式是断续的，中频感应器在加热淬火后，将通过工作台旋转，采用间隔2 3齿的方式循环淬火，这个循环方式可以通过设备数控方式进行设置，过程中配合淬火设备中的辅助定位导杆，可确保每次淬火感应器旋转后相对齿形的位置一致，而且由于中频感应器运动也不是连续匀速的，考虑到淬火前后的齿轮自身温度状态，因此中频感应器开始在齿的端面前停留2 3秒，给工件预热，然后以均匀的速度大约在I. 5mm/s左右的速度淬火，出口端停留I秒左右时间； (6)、按照步骤(5)对待淬火工件的所有齿沟进行淬火后，检查淬火硬度和外表质量，合格后进行首件加工，首件检测后方可批量生产，在批量生产过程中注意每班过程参数记录，用统计分析方法，逐步控制过程工艺参数，淬火后10小时之内必须进行回火处理，回火温度190± 10°C，保温2个小时，空冷，再次检验。所述的待淬火工件的调质或正火硬度210-260HB，齿面淬火硬度在50 56HRC之间，齿面淬硬层深度h=3 5mm，齿根淬硬层深度hi不小于I. 5mm]齿轮精车中的待淬火工件齿沟的粗糙度为3. 2-1.6。本专利技术的原理为通常齿坯材质是50Mn或42CrMo，调质或正火硬度210-260HB，齿面淬火硬度在50 56HRC之间，齿面淬硬层深度h=3 5mm(跟设计有关)，齿根淬硬层深度hi不小于I. 5mm。影响齿轮淬火质量的主要因素有齿轮的材质要求、粗糙度(加工精度)，齿轮的装夹的精度、感应器的形状与工件的相对位置、加热温度、沿齿沟运动的参数；淬火液的选择、控制。对于回转支承材质除外观缺陷控制和调质硬度测试之外，重要的是工件的检测样件低倍组织的金相分析，进行比照对比，控制金属金相晶粒的构成，为后期的中频淬火做好基本准备；其次，控制粗糙度的影响，粗糙度高容易导致淬火面出现细小裂纹，严重的导致工件报废，由此要求粗糙度最好控制在3. 2-1. 6左右，齿轮加工最后一道成型工艺切削量要小。并且要求齿轮加工后后要去毛刺和工件表面的铁屑、油料等附着物，保持工件的清洁。 中频感应器的形状与位置。中频感应器加热是利用电器感应原理，在待淬火工件表面上产生感应电流即涡流，在工件自身电阻作用下，电能转换成热能，就感应器的断面外形尺寸，考虑到尖角效应、集肤效应，感应器离齿轮顶部必需留有一定的距离h4，这里的间隙距离非常关键，沿齿廓不同的表面积与体积之比需要对应不同的感应能量，这里齿沟间隙h3和齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转支承齿轮淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行粗车、精车、插齿、淬火和回火，其特征在于：所述淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中包括有旋转工座台，所述旋转工作台一侧设有可垂直移动的固定座，所述固定座一侧的水平侧板上架设有水平移动的滑座，所述滑座上固定安装有驱动中频淬火感应器，所述中频淬火感应器前端部的感应头为梯形，所述感应头与其对应的齿沟配合时应留有耦合空隙，所述辅助定位导杆与中频淬火感应器前端部的感应头并列，且均固定安装在滑座伸出的固定杆上；其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下：（1）、首先对待淬火工件的运动精度，中频感应器的位置移动进行调控，将待淬火工件平放在旋转工作台上，由数控电机控制旋转工作台做精度较高的断续运动，从而控制带淬火工件的运动精度，通过滑座在水平侧板上的移动、固定座的垂直移动，实现了中频感应器位置的调控；（2）、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的外圆径向跳动，跳动控制在0.1mm之内，用压板对称四点压紧工件，每次安装工件前对工作台也要进行清洁；（3）、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件齿沟之间的间隙，用塞尺检测中齿沟与其配合的频淬火感应器的感应头之间的间距，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸，如：控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3和感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5不受模数影响，一般取h3=？1.5～2mm，h5=？1.25～1.5mm，而感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4需根据待淬火工件的齿轮模数来确定；（4）、通过温度仪进行监控调整PAG淬火液的温度，通过冷却塔将PAG淬火液温度控制在40±10℃，通过折光仪配合粘度测定法、真实浓度测定法检测PAG淬火液浓度，通过PAG淬火液中加入水将浓度控制在9±1%；（5）、调整中频淬火设备感应频率及电压、电流输出参数，中频感应器的工作频率取决于淬火深度，一般取的电流透入深度是淬硬层深度的2倍，回转支承齿面淬火深度为3～5mm，计算频率范围在7～2.5KHz，具体取值根据淬火温度相关；同时就齿圈整体而言，淬火方式是断续的，中频感应器在加热淬火后，将通过工作台旋转，采用间隔2～3齿的方式循环淬火，这个循环方式可以通过设备数控方式进行设置，过程中配合淬火设备中的辅助定位导杆，可确保每次淬火感应器旋转后相对齿形的位置一致，而且由于中频感应器运动也不是连续匀速的，考虑到淬火前后的齿轮自身温度状态，因此中频感应器开始在齿的端面前停留2～3秒，给工件预热，然后以均匀的速度大约在1.5mm/s左右的速度淬火，出口端停留1秒左右时间；（6）、按照步骤(5)对待淬火工件的所有齿沟进行淬火后，检查淬火硬度和外表质量，合格后进行首件加工，首件检测后方可批量生产，在批量生产过程中注意每班过程参数记录，用统计分析方法，逐步控制过程工艺参数，淬火后10小时之内必须进行回火处理，回火温度190±10℃，保温2个小时，空冷，再次检验。...

【技术特征摘要】
1.一种回转支承齿轮淬火的工艺方法，其主要工序是对回转支承的内圈和外圈分别进行粗车、精车、插齿、淬火和回火，其特征在于所述淬火中的淬火设备中的感应器采用中频淬火感应器，淬火液为PAG淬火液，淬火设备中包括有旋转工座台，所述旋转工作台一侧设有可垂直移动的固定座，所述固定座一侧的水平侧板上架设有水平移动的滑座，所述滑座上固定安装有驱动中频淬火感应器，所述中频淬火感应器前端部的感应头为梯形，所述感应头与其对应的齿沟配合时应留有耦合空隙，所述辅助定位导杆与中频淬火感应器前端部的感应头并列，且均固定安装在滑座伸出的固定杆上； 其利用上述淬火设备淬火的具体工艺步骤如下 (1)、首先对待淬火工件的运动精度，中频感应器的位置移动进行调控，将待淬火工件平放在旋转工作台上，由数控电机控制旋转工作台做精度较高的断续运动，从而控制带淬火工件的运动精度，通过滑座在水平侧板上的移动、固定座的垂直移动，实现了中频感应器位置的调控； (2)、将待淬火工件清洁干净，不得残留加工残留物和其它附着物、油污，吊装上淬火设备上，安放妥当后，用百分表检测工件的外圆径向跳动，跳动控制在0. Imm之内，用压板对称四点压紧工件，每次安装工件前对工作台也要进行清洁； (3 )、调整中频淬火感应器的感应头与待淬火工件齿沟之间的间隙,用塞尺检测中齿沟与其配合的频淬火感应器的感应头之间的间距，控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3、感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5和感应头顶部与其对应的齿顶位置的耦合间隙尺寸h4的尺寸，如控制感应头的底端与其对应的齿根位置之间的耦合间隙h3和感应头的两侧与其对应的齿沟位置的耦合间隙h5不受模数影响，一般取h3= I. 5 2mm，h5= I. 25 I. 5mm，而感应头顶部与其对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云虎，唐华峰，
申请(专利权)人：安徽省宣城市乾坤回转支承有限公司，
类型：发明
国别省市：