数控双柱立式车床独立走台导向块的热处理工艺

2011-11-17

作者：王家行　辛东　李春满　
齐重数控股份有限公司

　　我公司生产的数控双柱立式车床的独立走台上有一组导向块(见图1) ，它们首尾连成一条直线，把合在立柱上，相当于两条滚动导轨。走台通过滚轮沿导向块的滚动来实现上升或下降，从而满足使用要求。设计采用了45钢材质，用平头对接方式，要求导向块的两滚动面硬度为52～57HRC。淬火加热起车如图2所示。

　　存在问题：①由于原设计的12个把合用沉孔距侧面仅5mm，若孔在淬火前做出，则易增大应力变形甚至开裂，淬火后再加工时沉孔表面硬度升高而难以加工。②淬火面两端及一个侧边均为直角，淬火加热时极易过热引起开裂或烧融变形，而组合后的导轨为滚动导轨,导轨间不允许有空隙及硬度较低的软区。
　　一、解决措施
　　针对上述问题，我们采取如下措施：
　　(1) 通过查看装配图，了解其使用方式后，我们向设计人员建议将把合孔内移，使孔边缘距侧面大于10mm。
　　(2) 与机加工艺员沟通，要求其沉孔淬火后再加工。
　　(3) 为保证两对接面符合使用要求，工件全长加至6mm，两端各倒角3×45°，淬火后再加工去除。
　　(4) 对于淬火面一侧的直角边，采用局部少镶导磁体的办法减轻对尖角的加热( 见图3) 。

　　二、生产工艺
　　导向块的生产流程为：锻造→正火→校直→ 热时效→机加→中频感应淬火→校直→回火。
　　1. 正火
　　锻后要进行正火处理，可以细化晶粒组织，增加零件尺寸的稳定性，减少以后的中频淬火变形及开裂倾向。对于正火后弯曲超过2mm的锻件毛坯，平面度要校直到2mm以内，校直后要进行热时效( 去应力退火) 。
　　2. 中频淬火
　　(1) 准备
　　准备好平面感应器、等高垫铁、平面淬火试样，启动设备，调整好感应器喷水压力，使喷水均匀，水压在0.2MPa以上。
　　(2) 调试
　　根据工件淬火面积及设备能力，我们改进了感应器长度，可同时对2～3根工件表面进行感应加热淬火。在仿形试块上调整输出电压、电流、移动速度、感应器距工件的距离等参数，使其满足淬火需要。
　　(3) 淬火　
　　因机加工提出工件两边倒角磨削加工量太大，生产周期长，建议取消倒角，直接淬火。为解决这一难题，经过在试样上的多次试加热，我们找到了解决办法：将工件找正并做好记号，工件间距20mm左右，调整感应器与工件的间隙，起车处用木垫将感应器垫高2mm，并右移2mm，如图2加热起车示意图，感应器不正对尖角进行加热，而是通过对尖角旁2mm进行加热，利用热传导将尖角加热至淬火温度，抽出木垫，感应器将恢复原调试好的间隙，这时水就可对尖角进行喷冷，启动设备进行连续淬火。当预热圈已过终端时，停止感应加热，此时终端温度已加热至860～880 ℃，继续行走喷水，完成终端部淬火。
　　(4) 翻转工件，按记号找正，重复上述工序，完成另一面淬火。
　　3. 检验
　　淬火后检测硬度为55～61HRC，尖角处无开裂及烧融现象，无淬火软带，经200 ℃ 3h回火后硬度为53～55HRC，符合设计使用要求。
　　三、结语
　　通过对导向块的热处理工艺研究，找出了预防尖角过热的措施———利用局部少镶导磁体及垫高感应器来减轻对尖角处的加热，同时实现了一个感应器同时加热三个导向块的工艺方法，减少了机加导角处的加工量，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了产品质量。