專利名稱：一種曲軸淬火方法及淬火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淬火方法和淬火裝置，特別涉及一種高自動化的曲軸淬火方法及
直O(jiān)
背景技術(shù)：
曲軸軸頸中頻淬火工藝目前廣泛使用于發(fā)動機(jī)曲軸軸頸表面處理。設(shè)備多采用交直交無源逆變型中頻電源，控制系統(tǒng)采用PLC(即ftx)gra_able Logic Controller，可編程控制器)。這種配置控制性能優(yōu)越，可以根據(jù)各種工藝要求，不增加設(shè)備投資，設(shè)計(jì)加工程序，獲得較高的加工質(zhì)量.曲軸軸頸中頻淬火工藝多采用工件轉(zhuǎn)速恒定、加熱功率固定的方法，由于發(fā)動機(jī)曲軸由于本身結(jié)構(gòu)的不對稱性，中頻感應(yīng)器旋轉(zhuǎn)對連桿軸頸加熱過程連桿軸頸各個(gè)角度上熱能傳導(dǎo)的多少和速度差異很大。具體講連接連桿軸頸的曲臂的部位散熱條件差，換言之連桿軸頸外側(cè)遠(yuǎn)離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的部位表面容易加熱到高溫，連接主軸軸頸的曲臂的部位散熱條件好，換言之連桿軸頸內(nèi)側(cè)接近曲軸旋轉(zhuǎn)中心的部位表面難于加熱到高溫。因此，如果在連桿軸頸整個(gè)圓周上采用同一功率加熱，則可能出現(xiàn)連桿軸頸外側(cè)表面淬火硬度高而內(nèi)側(cè)表面淬火硬度低，外側(cè)淬火層深而內(nèi)側(cè)淬火層淺的不均勻現(xiàn)象，嚴(yán)重影響曲軸的各種使用性能，因此傳統(tǒng)的曲軸軸頸淬火工藝程序無法克服由于曲軸本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成加熱不均勻的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述傳統(tǒng)曲軸淬火工藝不能對軸頸均勻加熱的不足，本發(fā)明提供了一種曲軸頸可變功率淬火的工藝方法和裝置，實(shí)現(xiàn)曲軸在不同的旋轉(zhuǎn)角度下的可變功率加熱淬火，使連桿軸頸各個(gè)角度的表面獲得基本相同的加熱狀態(tài)從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種曲軸淬火方法，包括以下步驟將中頻感應(yīng)器安放于曲軸連桿軸頸的相應(yīng)位置處；在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中，將中頻感應(yīng)器保持垂直狀態(tài)上下運(yùn)動；PLC獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；根據(jù)不同的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，PLC通過模擬量輸出設(shè)定值控制中頻電源的輸出功率，中頻電源通過淬火變壓器對中頻感應(yīng)器提供不同的淬火功率電流。其中，PLC獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)具體包括PLC通過角度編碼器獲得曲軸的施轉(zhuǎn)角度，并控制機(jī)床提供曲軸在淬火過程中的瞬時(shí)角度位置。其中，PLC通過輸出一個(gè)可編程的模擬量電壓值控制中頻電源輸出功率，中頻電源通過淬火變壓器對所述中頻感應(yīng)器提供不同的淬火功率電流。其中，中頻感應(yīng)器通過上下、左右移動保持所述的垂直狀態(tài)；上下、前后移動分別通過連接在一起的隨動氣缸和鉸鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種曲軸淬火裝置，包括中頻感應(yīng)器、淬火變壓器、中頻電源、PLC以及垂直保持裝置。PLC與中頻電源連接，PLC用于獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)并根據(jù)所述參數(shù)，通過模擬量輸出設(shè)定值控制中頻電源的輸出功率；中頻電源根據(jù)設(shè)定值通過淬火變壓器對中頻感應(yīng)器提供不同淬火功率的電流；中頻感應(yīng)器位于曲軸連桿軸頸的相應(yīng)位置處， 當(dāng)中頻感應(yīng)器線圈流過中頻電流時(shí)可將工件表面加熱；淬火變壓器連接在中頻電源之中頻感應(yīng)器線圈之間，用于調(diào)整負(fù)載的阻抗，使之與中頻電源匹配；中頻感應(yīng)器、淬火變壓器固定于垂直保持裝置上。其中，垂直保持裝置包括控制中頻感應(yīng)器上下運(yùn)動的隨動氣缸以及隨動氣缸底部的鉸鏈結(jié)構(gòu)，鉸鏈結(jié)構(gòu)呈平行四邊形，四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，鉸鏈結(jié)構(gòu)用于控制中頻感應(yīng)器的左右運(yùn)動。其中，PLC包括角度參數(shù)獲取模塊，用于在淬火過程中獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù); 淬火功率輸出控制模塊，用于根據(jù)不同的所述旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，對中頻電源提供不同的淬火功率的設(shè)定值。本發(fā)明提供的曲軸淬火方法及裝置實(shí)現(xiàn)曲軸在不同的旋轉(zhuǎn)角度下的可變功率加熱淬火，使連桿軸頸各個(gè)角度的表面獲得基本相同的加熱狀態(tài)從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。


圖1是本發(fā)明曲軸淬火方法中連桿軸頸表面淬火深度不均勻程度示意圖；圖2是本發(fā)明曲軸淬火方法中主軸軸頸旋轉(zhuǎn)角度和連桿軸頸旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系示意圖(圖中箭頭方向?yàn)榧庸ばD(zhuǎn)方向)；圖3是本發(fā)明曲軸淬火方法中變功率流程圖；圖4是淬火變壓器支架運(yùn)動圖；圖5是圖3細(xì)化的程序流程圖。結(jié)合附圖標(biāo)注以下附圖標(biāo)記1-曲軸旋轉(zhuǎn)中心；2-曲軸主軸軸頸；3-曲軸連桿軸頸；4-曲臂；5-中頻感應(yīng)器； 6-淬火變壓器；7-隨動氣缸；8-鉸鏈結(jié)構(gòu)；9-曲軸連桿軸頸轉(zhuǎn)動軌跡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，陰影部分表示了曲軸連桿軸頸3表面淬火深度的不均勻程度，很明顯，曲軸連桿軸頸3遠(yuǎn)離曲軸旋轉(zhuǎn)中心1的區(qū)域淬火程度高，與曲軸旋轉(zhuǎn)中心1近距離的區(qū)域淬火程度低。如果在曲軸連桿軸頸3旋轉(zhuǎn)加熱過程中，連桿軸頸各個(gè)角度位置在中頻感應(yīng)器中時(shí)對中頻感應(yīng)器提供不同功率，并適當(dāng)選擇功率轉(zhuǎn)換角和各個(gè)角度上的功率大小比例，上述容易加熱到高溫的連桿軸頸部位在感應(yīng)器中時(shí)對感應(yīng)器提供較小功率，上述難于加熱到高溫的連桿軸頸部位在感應(yīng)器中時(shí)對感應(yīng)器提供較大功率(功率具體比例由于曲軸結(jié)構(gòu)，材料的不同需要經(jīng)過試驗(yàn)確定)，由于熱的傳導(dǎo)效應(yīng)，有限分段階梯型功率變換，可以使連桿軸頸各個(gè)角度的表面獲得基本相同的加熱狀態(tài)從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。在旋轉(zhuǎn)加熱過程中旋轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，考慮到PLC(即可編程控制器，圖中未示出)CN 102234708 A
說明書
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循環(huán)處理時(shí)間和線路轉(zhuǎn)換時(shí)間造成的功率轉(zhuǎn)換滯后現(xiàn)象，可適當(dāng)調(diào)整編程角度。本發(fā)明涉及的方法具體為如圖4所示，通過鎖緊螺母將淬火變壓器6與中頻感應(yīng)器5連接在一起。如圖2所示，中頻感應(yīng)器5安裝于曲軸連桿軸頸3的相應(yīng)位置處；在曲軸曲臂4繞曲軸旋轉(zhuǎn)中心1旋轉(zhuǎn)的過程中，中頻感應(yīng)器5可以上下，左右移動，始終將中頻感應(yīng)器保持垂直狀態(tài)，以上動作由一個(gè)隨動氣缸7懸掛一個(gè)平行式鉸鏈機(jī)構(gòu)8實(shí)現(xiàn)，鉸鏈結(jié)構(gòu)呈平行四邊形，四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，用于控制中頻感應(yīng)器的左右運(yùn)動，隨動氣缸7用于控制中頻感應(yīng)器5的上下移動，如圖4所示。因此主軸軸頸旋轉(zhuǎn)角度和連桿軸頸旋轉(zhuǎn)角度兩者是一致的，如圖2所示，即主軸軸頸旋轉(zhuǎn)角度α =連桿軸頸旋轉(zhuǎn)角度α ‘。旋轉(zhuǎn)加工過程中，曲軸繞曲軸旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，PLC需要獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)對中頻感應(yīng)器5提供不同的淬火功率的相應(yīng)指令。即通過一個(gè)光電編碼器(圖中未示出) 獲得曲軸的施轉(zhuǎn)角度，程序使用主軸軸頸旋轉(zhuǎn)角度編程，但工藝圖紙一般注明的是連桿軸頸功率轉(zhuǎn)換角度(角度參數(shù)由于曲軸結(jié)構(gòu)，材料的不同需要經(jīng)過試驗(yàn)確定)。程序控制的機(jī)床能提供曲軸在加工過程中的瞬時(shí)角度位置；之后根據(jù)不同的角度位置通過PLC輸出一個(gè)可編程模擬量電壓值作為中頻電源的輸入設(shè)定值，中頻電源根據(jù)設(shè)定值的大小通過中頻變壓器(即淬火變壓器6)輸出相應(yīng)的中頻電流到中頻感應(yīng)器線圈，產(chǎn)生相應(yīng)的淬火功率，具體地，通過程序?qū)﹄妷涸O(shè)定值進(jìn)行處理并輸出，使淬火功率隨曲軸旋轉(zhuǎn)角度的變化實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整，變功率流程如圖3、圖5所示。上述PLC (即可編程控制器)為SIEMENS STEP5，對SIEMENSSTEP5編輯一個(gè)功能模塊(見圖3的變功率流程圖)，該功能模塊可以包括角度參數(shù)獲取子模塊，用于在淬火過程中獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；以及淬火功率輸出控制子模塊，用于根據(jù)不同的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)， 對中頻感應(yīng)器提供不同的淬火功率的相應(yīng)指令。并由有關(guān)模塊調(diào)用使執(zhí)行，可以獲得上述效果。編程參考零件程序借助連桿軸頸零件編程特點(diǎn)由有關(guān)PLC程序定義連桿軸頸淬火程序段標(biāo)志F66. 0。根據(jù)曲軸實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度定義需要較大功率加熱的連桿軸頸表面角度范圍標(biāo)志F66. 1。中頻電源輸出電壓指令電壓數(shù)字值由PLC外圍字PWU8設(shè)定。程序根據(jù)判斷對主軸軸頸使用全設(shè)定電壓不分度加熱。對連桿軸頸分度使用不同電壓加熱。數(shù)字電壓值經(jīng)處理后由外圍字傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量電壓作為中頻電源的輸入設(shè)定值。當(dāng)該值隨連桿軸頸的旋轉(zhuǎn)角度而變化時(shí)，輸出功率隨之變化。本發(fā)明的曲軸淬火方法和相應(yīng)的裝置實(shí)現(xiàn)曲軸在不同的旋轉(zhuǎn)角度下的可變功率加熱淬火，使連桿軸頸各個(gè)角度的表面獲得基本相同的加熱狀態(tài)從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。以上公開的僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種曲軸淬火方法，其特征在于，包括以下步驟將中頻感應(yīng)器安放于曲軸連桿軸頸的相應(yīng)位置處；在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中，將所述中頻感應(yīng)器保持垂直狀態(tài)上下運(yùn)動；PLC獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；根據(jù)不同的所述旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，PLC通過模擬量輸出設(shè)定值控制中頻電源的輸出功率， 中頻電源通過淬火變壓器對所述中頻感應(yīng)器提供不同的淬火功率電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸淬火方法，其特征在于，所述PLC獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)具體包括PLC通過角度編碼器獲得曲軸的施轉(zhuǎn)角度，并控制機(jī)床提供所述曲軸在淬火過程中的瞬時(shí)角度位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲軸淬火方法，其特征在于，所述PLC通過輸出一個(gè)可編程的模擬量電壓值控制中頻電源輸出功率，中頻電源通過淬火變壓器對所述中頻感應(yīng)器提供不同的淬火功率電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲軸淬火方法，其特征在于，所述中頻感應(yīng)器通過上下、 左右移動保持所述的垂直狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲軸淬火方法，其特征在于，所述上下、前后移動分別通過連接在一起的隨動氣缸和鉸鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
6.一種曲軸淬火裝置，其特征在于，包括中頻感應(yīng)器、淬火變壓器、中頻電源、PLC以及垂直保持裝置，PLC與中頻電源連接，PLC用于獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)并根據(jù)所述參數(shù)，通過模擬量輸出設(shè)定值控制中頻電源的輸出功率；中頻電源根據(jù)設(shè)定值通過淬火變壓器對中頻感應(yīng)器提供不同淬火功率的電流；所述中頻感應(yīng)器位于曲軸連桿軸頸的相應(yīng)位置處，當(dāng)中頻感應(yīng)器線圈流過中頻電流時(shí)可將工件表面加熱；淬火變壓器連接在中頻電源之中頻感應(yīng)器線圈之間，用于調(diào)整負(fù)載的阻抗，使之與中頻電源匹配；中頻感應(yīng)器、淬火變壓器固定于垂直保持裝置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲軸淬火裝置，其特征在于，所述垂直保持裝置包括控制中頻感應(yīng)器上下運(yùn)動的隨動氣缸以及隨動氣缸底部的鉸鏈結(jié)構(gòu)，鉸鏈結(jié)構(gòu)呈平行四邊形，所述四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，所述鉸鏈結(jié)構(gòu)用于控制中頻感應(yīng)器的左右運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的曲軸淬火裝置，其特征在于，所述PLC包括角度參數(shù)獲取模塊，用于在淬火過程中獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；淬火功率輸出控制模塊，用于根據(jù)不同的所述旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，對所述中頻電源提供不同的淬火功率的設(shè)定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種曲軸淬火方法，包括以下步驟將中頻感應(yīng)器安放于曲軸連桿軸頸的相應(yīng)位置處；在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中，將所述中頻感應(yīng)器保持垂直狀態(tài)；PLC通過角度編碼器獲取曲軸旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；PLC輸出模擬量電壓值控制中頻電源的輸出功率；根據(jù)不同的所述旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，PLC對所述中頻電源提供不同淬火功率的設(shè)定值，中頻電源通過淬火變壓器對中頻感應(yīng)器輸出相應(yīng)淬火功率的電流，本發(fā)明還公開了與上述方法相應(yīng)的淬火裝置。本發(fā)明的曲軸淬火方法及裝置實(shí)現(xiàn)在曲軸的不同角度可變功率加熱淬火，使連桿軸頸各個(gè)角度的表面獲得基本相同的加熱狀態(tài)從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。
文檔編號C21D9/30GK102234708SQ20101016137
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者蘇偉 申請人:廣西玉柴機(jī)器股份有限公司