轉臂式大型軸承套圈淬火設備

張光榮

(寧夏機械研究院，銀川 750001)

轉臂式淬火設備是專為大型軸承套圈的淬火而設計的專用設備，其與模具配套，除工件入模、鎖模過程需人工外，實現了淬火過程的半自動化。

目前國內大型軸承套圈淬火過程大體為：工件裝在有簡易模具的加熱托架上，用吊車一起吊入井式爐加熱，達到淬火溫度后從井式爐中吊出，將工件和模具(托架)一起吊入油池中，上下起吊淬火；而對于較小尺寸工件，多個疊放在托架上，加熱后吊出托架，再將單件分吊到模具上，吊入油池上下起吊淬火，淬火后的變形用頂子加回火校正。這樣的淬火過程存在熱量損失大，模具損耗和占用空間大，吊車故障率高，淬火質量差異大(入油時間的長短所致)等一系列弊端。

轉臂式淬火設備將傳統淬火設備與模具結合為一體，實現模具的轉位、提升與下降，冷卻油液的循環及控制等。該設備的模具具有自體液壓脹縮功能，可強制阻止工件淬火變形，與淬火壓床的功能一樣，實現模具保持淬火。轉臂式淬火設備是對傳統設備的自動化提升。這里僅對該設備的主機、模具與冷卻系統進行介紹。

1 主要結構及原理

轉臂式淬火設備的結構如圖1所示。其工作原理為：機床處于原位時，轉臂連同提起的上模停留在轉離工作位置的某一角度(根據工件直徑的大小，角度可以設定)，淬火機構托起下模處于上位。加熱出爐的工件被吊車吊入機床的工作位置，由人工扶正，放在下模上。啟動按鈕，定位銷拔出，轉臂回位，定位銷重新插入使轉臂的工作位置固定，提升油缸下行落下上模，到某一位置時，通過人工點動按鈕，使上、下模對中插入下模并將契鐵旋轉一個角度，推入契孔，上、下模連接為一體，此時，模具油缸的高壓進油口接通，油缸推動撐開模具到設定尺寸，保持工件。同時，冷卻池內油液開始循環，淬火機構下行進入油池，同時，插板油缸動作拔出插板，提升油缸隨淬火機構浮動，即模具、工件、提升油缸與淬火機構一起浮動下行，模具及其保持的工件下行進入油池，工件由模具保持在調定的冷卻狀態下淬火。淬火過程結束后，淬火機構換向，托起工件、模具及浮動的提升油缸，到位后插板插入，結束提升油缸的浮動，同時模具液壓缸換向，模具松開。此時，人工抽回契鐵，并轉回初始位置，上、下模分離，按下按鈕使提升油缸提起上模，到位后插銷油缸換向拔起插銷，轉臂回轉，將上模轉離到設定的角度，插銷重新插入，轉臂被固定在初始位置。淬火后的工件留在下模上，啟動吊車，吊走已淬火的工件，一個工作循環完成，原位等待下一個循環的開始。該設備的模具結構如圖2所示。該設備可與井式爐、輥棒爐、多用爐及其他合適的加熱設備配套使用。

1—內油池；2—托盤；3—模具；4—提升油缸；5—浮動機構；6—轉臂；7—配重；8—立柱；9—淬火機構；10—外油池圖1 轉臂式淬火設備結構圖

1—下模；2—工件；3—上模；4—油缸；5—契鐵；6—鎖桿圖2 模具結構

2 主要技術參數及適用范圍

該設備的主要技術參數如表1所示。被淬套圈外徑為450～915 mm，高度為25～400 mm，質量為50 ～300 kg。改變模具的工作部分形狀和結構，可以適應不同類型和尺寸軸承內、外套圈的淬火。

表1 設備的主要技術參數

3 冷卻系統

淬火冷卻系統由主機油池、管道、循環泵、中心噴油機構等組成。冷卻油池內、外分開，外油池與內油池有高度差，油庫的冷卻油通過管、閥進入內油箱，高出內油箱液面的油液溢流至外油箱，過濾后經管路流回油庫，油庫與設備油池的油液不停交換以保證冷卻油的溫度。進油管道裝有流量計、壓力變送器、閥門等以調節和檢測進油管道的流量和壓力；回油管道中含有溫度變送器，以檢測油池中冷卻油的溫度。

淬火時工件和模具浸入冷卻油池中，噴油機構將冷卻油從外油池吸入，以調定的壓力和流量輸回到中心噴油裝置，通過分配，分別流經工件外周及模具外周的油道，使工件內、外表面同步冷卻。內、外油池中的外循環保證了淬火油液的溫度；內循環保證了急冷時的流量和流向要求。內循環泵由變頻器控制，減小了頻繁啟動對泵的損害，而且通過控制泵轉速，既保證工件內、外同時冷卻淬火的油量，又不使冷卻油噴射出油池；淬火完成后，泵低速運轉，具有節能效果且為下一循環做好準備。

4 設備特點

(1)立柱轉臂結構可將模具提升后轉開，便于吊車將加熱的工件吊入或已淬工件吊出淬火位置；(2)提升油缸與模具可成浮動狀態，使工件入油淬火和出油提升過程中模具不與提升裝置分離，方便操作，節省時間；(3)采用托盤支承模具與工件，托盤油缸可拖動托盤連同模具完成入油池或出油池的淬火過程，可有效地利用設備的空間；(4)冷卻油池配備有循環供油管路和自循環油泵，油液的溫升小，工件的淬透性高；(5)除手動鎖模外，各動作可執行程序自動控制，提升了大型軸承套圈淬火的自動化程度，保證了淬火工件的質量。

電氣部分采用了觸摸屏控制，可方便直觀地進行調整和設置。程控柜上設有手動淬火時間設定，具有調整和自動程序控制兩種控制模式，設有調整、循環轉換開關。在調整位置，設有上升、下降按鈕和啟動按鈕，模具可以在任意位置停留，便于更換模具；在循環位置，只要啟動循環按鈕，設備會按照設定的程序自動循環工作；需要中途停止運行時，按下急停按鈕，一切運行停止。

5 結束語

轉臂式淬火設備在滿足淬火工藝的同時，減小了工件的淬火變形，降低了材料損耗和返工率，縮短了磨削工時，實現了連續化生產，提高了工作效率，降低了勞動強度。本設備可與各種加熱和回火、清洗設備連線使用。根據用戶的需要，可以為該淬火設備配備比吊車更為方便、省力的工件轉運和傳輸設備。