一種曲軸淬火方法及淬火裝置的製作方法
2023-06-14 14:17:31
專利名稱：一種曲軸淬火方法及淬火裝置的製作方法
技術領域：
本發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
背景技術：
曲軸軸頸中頻淬火工藝目前廣泛使用於發動機曲軸軸頸表面處理。設備多採用交直交無源逆變型中頻電源，控制系統採用PLC(即ftx)gra_able Logic Controller，可編程控制器)。這種配置控制性能優越，可以根據各種工藝要求，不增加設備投資，設計加工程序，獲得較高的加工質量.曲軸軸頸中頻淬火工藝多採用工件轉速恆定、加熱功率固定的方法，由於發動機曲軸由於本身結構的不對稱性，中頻感應器旋轉對連杆軸頸加熱過程連杆軸頸各個角度上熱能傳導的多少和速度差異很大。具體講連接連杆軸頸的曲臂的部位散熱條件差，換言之連杆軸頸外側遠離曲軸旋轉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，換言之連杆軸頸內側接近曲軸旋轉中心的部位表面難於加熱到高溫。因此，如果在連杆軸頸整個圓周上採用同一功率加熱，則可能出現連杆軸頸外側表面淬火硬度高而內側表面淬火硬度低，外側淬火層深而內側淬火層淺的不均勻現象，嚴重影響曲軸的各種使用性能，因此傳統的曲軸軸頸淬火工藝程序無法克服由於曲軸本身結構特點造成加熱不均勻的不足。
發明內容
為了解決上述傳統曲軸淬火工藝不能對軸頸均勻加熱的不足，本發明提供了一種曲軸頸可變功率淬火的工藝方法和裝置，實現曲軸在不同的旋轉角度下的可變功率加熱淬火，使連杆軸頸各個角度的表面獲得基本相同的加熱狀態從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。為了實現以上目的，本發明提供了一種曲軸淬火方法，包括以下步驟將中頻感應器安放於曲軸連杆軸頸的相應位置處；在曲軸旋轉過程中，將中頻感應器保持垂直狀態上下運動；PLC獲取曲軸旋轉角度參數；根據不同的旋轉角度參數，PLC通過模擬量輸出設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器提供不同的淬火功率電流。其中，PLC獲取曲軸旋轉角度參數具體包括PLC通過角度編碼器獲得曲軸的施轉角度，並控制工具機提供曲軸在淬火過程中的瞬時角度位置。其中，PLC通過輸出一個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器提供不同的淬火功率電流。其中，中頻感應器通過上下、左右移動保持所述的垂直狀態；上下、前後移動分別通過連接在一起的隨動氣缸和鉸鏈結構實現。本發明還提供了一種曲軸淬火裝置，包括中頻感應器、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用於獲取曲軸旋轉角度參數並根據所述參數，通過模擬量輸出設定值控制中頻電源的輸出功率；中頻電源根據設定值通過淬火變壓器對中頻感應器提供不同淬火功率的電流；中頻感應器位於曲軸連杆軸頸的相應位置處， 當中頻感應器線圈流過中頻電流時可將工件表面加熱；淬火變壓器連接在中頻電源之中頻感應器線圈之間，用於調整負載的阻抗，使之與中頻電源匹配；中頻感應器、淬火變壓器固定於垂直保持裝置上。其中，垂直保持裝置包括控制中頻感應器上下運動的隨動氣缸以及隨動氣缸底部的鉸鏈結構，鉸鏈結構呈平行四邊形，四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，鉸鏈結構用於控制中頻感應器的左右運動。其中，PLC包括角度參數獲取模塊，用於在淬火過程中獲取曲軸旋轉角度參數; 淬火功率輸出控制模塊，用於根據不同的所述旋轉角度參數，對中頻電源提供不同的淬火功率的設定值。本發明提供的曲軸淬火方法及裝置實現曲軸在不同的旋轉角度下的可變功率加熱淬火，使連杆軸頸各個角度的表面獲得基本相同的加熱狀態從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。
圖1是本發明曲軸淬火方法中連杆軸頸表面淬火深度不均勻程度示意圖；圖2是本發明曲軸淬火方法中主軸軸頸旋轉角度和連杆軸頸旋轉角度關係示意圖(圖中箭頭方向為加工旋轉方向)；圖3是本發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動圖；圖5是圖3細化的程序流程圖。結合附圖標註以下附圖標記1-曲軸旋轉中心；2-曲軸主軸軸頸；3-曲軸連杆軸頸；4-曲臂；5-中頻感應器； 6-淬火變壓器；7-隨動氣缸；8-鉸鏈結構；9-曲軸連杆軸頸轉動軌跡。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。如圖1所示，陰影部分表示了曲軸連杆軸頸3表面淬火深度的不均勻程度，很明顯，曲軸連杆軸頸3遠離曲軸旋轉中心1的區域淬火程度高，與曲軸旋轉中心1近距離的區域淬火程度低。如果在曲軸連杆軸頸3旋轉加熱過程中，連杆軸頸各個角度位置在中頻感應器中時對中頻感應器提供不同功率，並適當選擇功率轉換角和各個角度上的功率大小比例，上述容易加熱到高溫的連杆軸頸部位在感應器中時對感應器提供較小功率，上述難於加熱到高溫的連杆軸頸部位在感應器中時對感應器提供較大功率(功率具體比例由於曲軸結構，材料的不同需要經過試驗確定)，由於熱的傳導效應，有限分段階梯型功率變換，可以使連杆軸頸各個角度的表面獲得基本相同的加熱狀態從而得到基本相同的淬火層深度和硬度。在旋轉加熱過程中旋轉速度較高時，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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循環處理時間和線路轉換時間造成的功率轉換滯後現象，可適當調整編程角度。本發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與中頻感應器5連接在一起。如圖2所示，中頻感應器5安裝於曲軸連杆軸頸3的相應位置處；在曲軸曲臂4繞曲軸旋轉中心1旋轉的過程中，中頻感應器5可以上下，左右移動，始終將中頻感應器保持垂直狀態，以上動作由一個隨動氣缸7懸掛一個平行式鉸鏈機構8實現，鉸鏈結構呈平行四邊形，四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，用於控制中頻感應器的左右運動，隨動氣缸7用於控制中頻感應器5的上下移動，如圖4所示。因此主軸軸頸旋轉角度和連杆軸頸旋轉角度兩者是一致的，如圖2所示，即主軸軸頸旋轉角度α =連杆軸頸旋轉角度α 『。旋轉加工過程中，曲軸繞曲軸旋轉中心旋轉，PLC需要獲取曲軸旋轉角度參數，並根據該參數對中頻感應器5提供不同的淬火功率的相應指令。即通過一個光電編碼器(圖中未示出) 獲得曲軸的施轉角度，程序使用主軸軸頸旋轉角度編程，但工藝圖紙一般註明的是連杆軸頸功率轉換角度(角度參數由於曲軸結構，材料的不同需要經過試驗確定)。程序控制的工具機能提供曲軸在加工過程中的瞬時角度位置；之後根據不同的角度位置通過PLC輸出一個可編程模擬量電壓值作為中頻電源的輸入設定值，中頻電源根據設定值的大小通過中頻變壓器(即淬火變壓器6)輸出相應的中頻電流到中頻感應器線圈，產生相應的淬火功率，具體地，通過程序對電壓設定值進行處理並輸出，使淬火功率隨曲軸旋轉角度的變化實現無級調整，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獲取子模塊，用於在淬火過程中獲取曲軸旋轉角度參數；以及淬火功率輸出控制子模塊，用於根據不同的旋轉角度參數， 對中頻感應器提供不同的淬火功率的相應指令。並由有關模塊調用使執行，可以獲得上述效果。編程參考零件程序藉助連杆軸頸零件編程特點由有關PLC程序定義連杆軸頸淬火程序段標誌F66. 0。根據曲軸實際旋轉角度定義需要較大功率加熱的連杆軸頸表面角度範圍標誌F66. 1。中頻電源輸出電壓指令電壓數字值由PLC外圍字PWU8設定。程序根據判斷對主軸軸頸使用全設定電壓不分度加熱。對連杆軸頸分度使用不同電壓加熱。數字電壓值經處理後由外圍字傳送給D/A轉換模塊，經D/A轉換後的模擬量電壓作為中頻電源的輸入設定值。當該值隨連杆軸頸的旋轉角度而變化時，輸出功率隨之變化。本發明的曲軸淬火方法和相應的裝置實現曲軸在不同的旋轉角度下的可變功率加熱淬火，使連杆軸頸各個角度的表面獲得基本相同的加熱狀態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明的一個具體實施例，但是，本發明並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種曲軸淬火方法，其特徵在於，包括以下步驟將中頻感應器安放於曲軸連杆軸頸的相應位置處；在曲軸旋轉過程中，將所述中頻感應器保持垂直狀態上下運動；PLC獲取曲軸旋轉角度參數；根據不同的所述旋轉角度參數，PLC通過模擬量輸出設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器提供不同的淬火功率電流。
2.根據權利要求1所述的曲軸淬火方法，其特徵在於，所述PLC獲取曲軸旋轉角度參數具體包括PLC通過角度編碼器獲得曲軸的施轉角度，並控制工具機提供所述曲軸在淬火過程中的瞬時角度位置。
3.根據權利要求1或2所述的曲軸淬火方法，其特徵在於，所述PLC通過輸出一個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器提供不同的淬火功率電流。
4.根據權利要求1或2所述的曲軸淬火方法，其特徵在於，所述中頻感應器通過上下、 左右移動保持所述的垂直狀態。
5.根據權利要求4所述的曲軸淬火方法，其特徵在於，所述上下、前後移動分別通過連接在一起的隨動氣缸和鉸鏈結構實現。
6.一種曲軸淬火裝置，其特徵在於，包括中頻感應器、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用於獲取曲軸旋轉角度參數並根據所述參數，通過模擬量輸出設定值控制中頻電源的輸出功率；中頻電源根據設定值通過淬火變壓器對中頻感應器提供不同淬火功率的電流；所述中頻感應器位於曲軸連杆軸頸的相應位置處，當中頻感應器線圈流過中頻電流時可將工件表面加熱；淬火變壓器連接在中頻電源之中頻感應器線圈之間，用於調整負載的阻抗，使之與中頻電源匹配；中頻感應器、淬火變壓器固定於垂直保持裝置上。
7.根據權利要求6所述的曲軸淬火裝置，其特徵在於，所述垂直保持裝置包括控制中頻感應器上下運動的隨動氣缸以及隨動氣缸底部的鉸鏈結構，鉸鏈結構呈平行四邊形，所述四邊中的任意相鄰兩邊相互鉸接，所述鉸鏈結構用於控制中頻感應器的左右運動。
8.根據權利要求6或7所述的曲軸淬火裝置，其特徵在於，所述PLC包括角度參數獲取模塊，用於在淬火過程中獲取曲軸旋轉角度參數；淬火功率輸出控制模塊，用於根據不同的所述旋轉角度參數，對所述中頻電源提供不同的淬火功率的設定值。
全文摘要
本發明公開了一種曲軸淬火方法，包括以下步驟將中頻感應器安放於曲軸連杆軸頸的相應位置處；在曲軸旋轉過程中，將所述中頻感應器保持垂直狀態；PLC通過角度編碼器獲取曲軸旋轉角度參數；PLC輸出模擬量電壓值控制中頻電源的輸出功率；根據不同的所述旋轉角度參數，PLC對所述中頻電源提供不同淬火功率的設定值，中頻電源通過淬火變壓器對中頻感應器輸出相應淬火功率的電流，本發明還公開了與上述方法相應的淬火裝置。本發明的曲軸淬火方法及裝置實現在曲軸的不同角度可變功率加熱淬火，使連杆軸頸各個角度的表面獲得基本相同的加熱狀態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 優先權日2010年4月29日
發明者蘇偉 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司