一种校正淬火后轴承外圈的装置及方法与流程

本发明涉及轴承热处理技术领域，具体为一种校正淬火后轴承外圈的装置及方法，其特别适用于大型轴承外圈的椭圆和翘曲的校正，但不限于。

背景技术：

大型轴承外圈在淬火过程中不可避免出现组织应力和热应力，导致外圈产生椭圆、翘曲变形。为保证精加工后的尺寸，每个轴承制造厂制定了相应的轴承外圈热处理变形标准。一旦大型轴承外圈超出变形标准，需要进行校正。

现有大型轴承外圈热处理校正工艺通常采用流程内撑校正的方法，该方法为：套圈淬火后冷至室温，测量变形量最低点→不合格顶形→按顶形工艺回火→拆除顶子→再测量直径变形量→整形合格品按附加回火工艺回火→测量直径变动量，合格后移交，不合格重新整形。

现有技术虽然在一定程度上能控制热处理变形，但操作繁琐费时，而且需要两次回火，费时费力且浪费生产成本，会直接拖慢了生产进度，导致生产周期长、设备利用率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种轴承外圈淬火后的校正装置及方法，以提高校正控制能力和校正效果、使校正过程省时省力、优化现场校正工艺、缩短生产周期、降低生产成本、提高设备利用率。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种校正淬火后轴承外圈的装置，其特征在于包括:机架、椭圆校正机构和翘曲校正机构；所述椭圆校正机构位于机架下部，固定安装在机架上，所述翘曲校正机构位于椭圆校正机构的上方，固定安装在机架上部。

所述机架包括顶板、翘曲校正导向滑轨、底座、水平调节机构，所述翘曲校正导向滑轨通过螺栓连接顶板和底座，所述水平调节机构安装在底座的下方四角处，以实现装置的水平调节。

所述椭圆校正机构包括椭圆校正电缸、椭圆校正推杆、椭圆校正夹紧块、椭圆校正导向滑轨、电缸固定板和校正平台；所述椭圆校正电缸底部固定安装在电缸固定板上，椭圆校正电缸输出轴通过联轴器与椭圆校正推杆连接，所述椭圆校正夹紧块安装在椭圆校正推杆上，所述电缸固定板和椭圆校正导向滑轨安装固定于校正平台，所述校正平台固定安装在底座上。

所述翘曲校正机构包括翘曲校正电缸、翘曲校正推杆、翘曲校正滑块和翘曲校正压紧块，所述翘曲校正电缸底部固定安装在顶板上，翘曲校正电缸输出轴通过联轴器与翘曲校正推杆连接，所述翘曲校正滑块安装在翘曲校正推杆下方，所述翘曲校正翘曲校正压紧块安装在翘曲校正滑块下方。

所述椭圆校正机构通过计算机控制四个椭圆校正电缸驱动分别驱动四个椭圆校正夹紧块完成校正椭圆的动作，所述翘曲校正机构通过计算机控制翘曲校正电缸驱动翘曲校正压紧块完成校正翘曲的动作。

所述椭圆校正机构和翘曲校正机构均采用电缸作为驱动系统，而电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机精确转速控制、精确转数控制、精确扭矩控制转变成精确速度控制、精确位置控制、精确推力控制，它并且很容易与计算机控制系统连接，实现高精密运动控制。

所述椭圆校正机构和翘曲校正机构的相关运动均由计算机配合电缸高精密控制；所述的翘曲校正压紧块和四个椭圆校正夹紧块的初始零位和校正平台的中心位置，均可由计算机识别，翘曲校正压紧块和四个椭圆校正夹紧块的运行速度、运行位移、翘曲校正压紧块的瞬时压紧力和椭圆校正夹紧块的瞬时夹紧力均可通过计算机实现精确控制。

所述的椭圆校正夹紧块的四个椭圆校正夹紧块为完全相同的模块，该模块在120-150℃下使用，因此材质选用耐热且尺寸稳定性好、硬度较高的耐热不锈钢；该模块尺寸根据加工不同轴承外圈产品做针对性设计，批量加工时，根据现场验证数据或经验公式提前设计。椭圆校正夹紧块的圆柱面直径d1根据验证阶段一定数量的轴承外圈淬火后外径的平均值获得，一般圆柱面直径d1设计为外径平均值±0.02mm，椭圆校正夹紧块的圆柱面高度h1根据验证阶段一定数量的轴承外圈淬火后高度的平均值获得，假设本发明装置一次校正轴承外圈的数量设定为n，一般圆柱面高度h1设计为(n*高度平均值)±0.02mm；而其圆柱面圆弧长度须小于该圆周长的四分之一；要求椭圆校正夹紧块(7)曲面和与校正平台的接触面必须光滑且相互垂直。

所述的翘曲校正压紧块在120-150℃下使用，因此材质选用耐热且尺寸稳定性好、硬度较高的耐热不锈钢；该模块尺寸根据加工不同的轴承外圈产品做针对性设计。假设轴承外圈外径为D，沟道为d，翘曲校正压紧块(14)直径为d2，直径d2一般设计满足d+(D-d)*3/4＜d2＜D即可，翘曲校正压紧块(14)的圆柱面高度h2根据椭圆校正夹紧块(7)的圆柱面设计高度h1、轴承外圈的高度h和一次校正轴承外圈的数量n获得，一般设计满足h2＞h1-n*h即可；与轴承外圈接触的翘曲校正压紧块的圆面须光滑。

所述椭圆校正夹紧块和翘曲校正压紧块为可拆装，根据不同轴承外圈设计该夹紧和压紧模块，可在现场灵活使用，提高装置的利用率。

所述的椭圆校正机构设有四个椭圆校正电缸，椭圆校正电缸通过螺栓沿校正平台中心线安装，并可进行调节，以保证椭圆校正电缸在校正平台上呈十字对称分布并处于同一水平高度。

所述翘曲校正电缸、翘曲校正推杆、翘曲校正滑块和翘曲校正压紧块的中心轴线调节安装到同一竖直中心轴线，以保证翘曲校正压紧块在竖直方向的运行和加载过程中不发生偏移；翘曲校正滑块与机架的翘曲校正导向滑轨的配合处设有润滑结构，以保证运行的稳定性和可靠性。

所述椭圆校正机构中四个椭圆校正夹紧块两侧均设有与其对应的椭圆校正导向滑轨紧密配合的滑块，该配合处设有润滑结构，以保证运行的稳定性和可靠性。

所述椭圆校正机构中校正平台的上表面为光滑的十字型平板，以保证椭圆校正夹紧块运动的稳定性和可靠性。

为保证所述椭圆校正机构中电缸固定板能持续承受校正过程中的反向作用力，采用厚度大于20mm的能承受瞬间冲击力的高强度钢板。

一种校正淬火后轴承外圈的方法，包括以下步骤：

步骤一，低温淬火加热

采用网带式保护气氛淬火自动生产线，可控气氛加热炉分为四个加热区，分别为一区、二区、三区、四区，淬火加热温度分别设定：一区为790-800℃、二区825-835℃、三区840-850℃和四区840-845℃，总淬火加热时间为45-55min，如此降低淬火加热温度和加热速度的目的是在保证轴承外圈硬度和组织去的前提下，尽可能减少变形；

步骤二，淬火冷却

出炉后轴承外圈自动掉入淬火油槽冷却，控制淬火油温，使轴承外圈出油温度控制在120-150℃，淬火油槽中的搅拌装置和循环泵不开；

步骤三，数据收集

轴承外圈出油后，操作人员带高温防护手套趁热接出，快速测量轴承外圈外径的最大值和最小值、轴承外圈高度的最大值和最小值，将外径和高度的最大值和最小值输入计算机，以便计算机计算出轴承外圈淬火后外径平均值和高度的平均值，进而得到椭圆校正夹紧块的最佳水平运行位移和翘曲校正压紧块的最佳竖直运行位移，然后将轴承外圈置于校正平台中央；

步骤四，趁热校正

如此重复S3动作，至校正平台中央码放完最佳码放数量的轴承套圈后，通过计算机启动椭圆校正，具体为：首先由一号椭圆校正电缸和二号椭圆校正电缸分别驱动一号椭圆校正夹紧块和二号椭圆校正夹紧块从初始零位同时出发到达预夹紧位置，将码放好的轴承外圈紧贴夹紧块椭圆校正夹紧块的圆柱面放置，然后由三号椭圆校正电缸和四号椭圆校正电缸分别驱动三号椭圆校正夹紧块和四号椭圆校正夹紧块从初始零位同时出发到达预夹紧位置，使轴承外圈进入预夹紧状态，最后通过计算机控制，启动椭圆校正夹紧块的瞬时夹紧力，使四个椭圆校正夹紧块同时启用夹紧，使其到达最佳运行位移终点，保持夹紧状态；

步骤五，校正翘曲

轴承外圈椭圆校正结束后，通过计算机启动翘曲校正：由翘曲校正电缸驱动翘曲校正压紧块从初始零位出发到达预压紧位置，使轴承外圈进入预压紧状态，然后通过计算机控制，启动翘曲校正压紧块的瞬时冲击力，使翘曲校正压紧块启用压紧，使其到达最佳运行位移终点，保持压紧状态；

步骤六，卸载撤回

轴承外圈保持压紧状态3-5min后，通过计算机控制校正卸载撤回：四个椭圆校正夹紧块和翘曲校正压紧块同时卸载，分别退回至预夹紧位置和预压紧位置，然后同时撤回初始零位；

步骤七，回火

取下轴承外圈，进入独立式回火炉回火；回火温度160-180℃，回火时间4-5h。

本发明具有有益效果：

(1)本发明使用计算机控制电缸动力系统驱动校正模块完成校正动作，使校正过程智能化、自动化，取代繁琐的人工校正操作，给现场操作人员大大减负，缩短校正时间，有效解决校正现场费时费力的问题；

(2)本发明使用计算机连接控制电缸动力系统，利用电缸可以精确控制速度、位置、推力的优势，排除人为校正出错率，提高校正精度和校正合格率，使校正效果显著；

(3)本发明中只需一套装置系统就可以完成以往需要两套装置系统才可完成的校正椭圆和翘曲的动作，大大提高校正效率；同时避免了采用两套装置系统需要多次拆装而引起的不必要的变形，同时缩短校正时间，避免因时间拖延导致轴承外圈降温，使自回火效果大大折扣，校正效果不明显的问题；

(4)本发明的校正方法通过控制淬火油温，利用轴承外圈余热自回火，只需一次回火，减少回火次数，节省了回火设备，提高设备利用率，减少了能源浪费。

(5)本发明校正方法利用轴承外圈余热自回火，只需一次回火，同时缩短了生产周期，提高生产进度。

(6)本发明轴承外圈校正装置的椭圆校正夹紧块和翘曲校正压紧块可拆装，根据不同轴承外圈设计该夹紧和压紧模块，可在现场灵活使用，提高装置的利用率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明机架示意图。

图3为本发明椭圆校正机构示意图。

图4为本发明椭圆校正机构示意图。

图中：1顶板、2翘曲校正导向滑轨、3底座、4水平调节机构、5椭圆校正电缸、6椭圆校正推杆、7椭圆校正夹紧块、8椭圆校正导向滑轨、9电缸固定板、10校正平台、11翘曲校正电缸、12翘曲校正推杆、13翘曲校正滑块、14翘曲校正压紧块、51一号椭圆校正电缸、52二号椭圆校正电缸、53三号椭圆校正电缸、54四号椭圆校正电缸、71一号椭圆校正夹紧块、72二号椭圆校正夹紧块、73三号椭圆校正夹紧块、74四号椭圆校正夹紧块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步详细说明。

实施例1

本发明装置的总体结构如图1所示，椭圆校正机构位于机架下部，固定安装在机架上，所述翘曲校正机构位于椭圆校正机构的上方，固定安装在机架上部。所述椭圆校正机构和翘曲校正机构的相关运动均由计算机配合电缸高精密控制。

本发明的机架如图2所示，机架包括顶板1、翘曲校正导向滑轨2、底座3、水平调节机构4，所述翘曲校正导向滑轨2通过螺栓连接顶板1和底座3，所述水平调节机构4安装在底座3的下方四角处，可实现装置的水平调节。

本发明的椭圆校正机构如图3所示，包括椭圆校正电缸5、椭圆校正推杆6、椭圆校正夹紧块7、椭圆校正导向滑轨8、电缸固定板9、校正平台10，所述椭圆校正电缸5底部固定安装在电缸固定板9上，椭圆校正电缸5输出轴通过联轴器与椭圆校正推杆6连接，所述椭圆校正夹紧块7安装在椭圆校正推杆6上，所述电缸固定板9和椭圆校正导向滑轨8安装固定于校正平台10，所述校正平台10固定安装在底座3上。

本发明的翘曲校正机构如图4所示，包括翘曲校正电缸11、翘曲校正推杆12、翘曲校正滑块13和翘曲校正压紧块14，所述翘曲校正电缸11底部固定安装在顶板1上，翘曲校正电缸11输出轴通过联轴器与翘曲校正推杆12连接，所述翘曲校正滑块13安装在翘曲校正推杆12下方，所述翘曲校正翘曲校正压紧块14安装在翘曲校正滑块13下方。

本发明装置的工作过程如下：

(1)数据收集：轴承外圈出油后，操作人员带高温防护手套趁热接出，快速测量轴承外圈外径的最大值和最小值、轴承外圈高度的最大值和最小值，将外径和高度的最大值和最小值输入计算机，以便计算机计算出轴承外圈淬火后外径平均值和高度的平均值，进而得到椭圆校正夹紧块的最佳水平运行位移和翘曲校正压紧块的最佳竖直运行位移，然后将轴承外圈置于校正平台中央。

(2)趁热校正：如此重复S3动作，至校正平台10中央码放完最佳码放数量的轴承套圈后，通过计算机启动椭圆校正：首先由一号椭圆校正电缸51和二号椭圆校正电缸52分别驱动一号椭圆校正夹紧块71和二号椭圆校正夹紧块72从初始零位同时出发到达预夹紧位置，将码放好的轴承外圈紧贴椭圆校正夹紧块7圆柱面放置，然后由三号椭圆校正电缸53和四号椭圆校正电缸54分别驱动三号椭圆校正夹紧块73和四号椭圆校正夹紧块74从初始零位同时出发到达预夹紧位置，使轴承外圈进入预夹紧状态，最后通过计算机控制，启动椭圆校正夹紧块7的瞬时冲击力，使四个椭圆校正夹紧块7同时启用夹紧，使其到达最佳运行位移终点，保持夹紧状态。

(3)校正翘曲：轴承外圈椭圆校正结束后，通过计算机启动翘曲校正：由翘曲校正电缸11驱动翘曲校正压紧块14从初始零位出发到达预压紧位置，使轴承外圈进入预压紧状态，然后通过计算机控制，启动翘曲校正压紧块14的瞬时冲击力，使翘曲校正压紧块14启用压紧，使其到达最佳运行位移终点，保持压紧状态。

(4)卸载撤回：轴承外圈保持压紧状态3-5min后，通过计算机控制校正卸载撤回：四个椭圆校正夹紧块7和翘曲校正压紧块14同时卸载，分别退回至预夹紧位置和预压紧位置，然后同时撤回初始零位。

(5)下一批轴承外圈淬火出油后，重复(1)-(4)动作。

实施例2

本发明A型号轴承外圈校正方法实施过程。

S1、低温淬火加热：采用网带式保护气氛淬火自动生产线，其可控气氛加热炉分为四个加热区，分别为一区、二区、三区、四区，分别为一区、二区、三区、四区，淬火加热温度分别设定：一区为800℃、二区835℃、三区850℃和四区845℃，总淬火加热时间为55min；

S2、淬火冷却：出炉后轴承外圈自动掉入淬火油槽冷却，控制淬火油温，使轴承外圈出油温度控制在120℃，淬火油槽中的搅拌装置和循环泵不开；

S3、数据收集：轴承外圈出油后，操作人员带高温防护手套趁热接出，快速测量轴承外圈外径的最大值和最小值、轴承外圈高度的最大值和最小值，将外径和高度的最大值和最小值输入计算机，以便计算机计算出轴承外圈淬火后外径平均值和高度的平均值，进而得到椭圆校正夹紧块的最佳水平运行位移和翘曲校正压紧块的最佳竖直运行位移，然后将轴承外圈置于校正平台中央。

S4、趁热校正：如此重复S3动作，至校正平台10中央码放完最佳码放数量的轴承套圈后，通过计算机启动椭圆校正：首先由一号椭圆校正电缸51和二号椭圆校正电缸52分别驱动一号椭圆校正夹紧块71和二号椭圆校正夹紧块72从初始零位同时出发到达预夹紧位置，将码放好的轴承外圈紧贴椭圆校正夹紧块7圆柱面放置，然后由三号椭圆校正电缸53和四号椭圆校正电缸54分别驱动三号椭圆校正夹紧块73和四号椭圆校正夹紧块74从初始零位同时出发到达预夹紧位置，使轴承外圈进入预夹紧状态，最后通过计算机控制，启动椭圆校正夹紧块7的瞬时冲击力，使四个椭圆校正夹紧块7同时启用夹紧，使其到达最佳运行位移终点，保持夹紧状态。

S5、校正翘曲：轴承外圈椭圆校正结束后，通过计算机启动翘曲校正：由翘曲校正电缸11驱动翘曲校正压紧块14从初始零位出发到达预压紧位置，使轴承外圈进入预压紧状态，然后通过计算机控制，启动翘曲校正压紧块14的瞬时冲击力，使翘曲校正压紧块14启用压紧，使其到达最佳运行位移终点，保持压紧状态。

S6、卸载撤回：轴承外圈保持压紧状态5min后，通过计算机控制校正卸载撤回：四个椭圆校正夹紧块7和翘曲校正压紧块14同时卸载，分别退回至预夹紧位置和预压紧位置，然后同时撤回初始零位。

S7、回火：取下轴承外圈，进入独立式回火炉回火；回火温度160℃，回火时间5h。

实施例3

本发明B型号轴承外圈校正方法实施过程。

S1、低温淬火加热：采用网带式保护气氛淬火自动生产线，其可控气氛加热炉分为四个加热区，分别为一区、二区、三区、四区，淬火加热温度分别设定：一区为790℃、二区825℃、三区840℃和四区835℃，总淬火加热时间为45min；

S2、淬火冷却：出炉后轴承外圈自动掉入淬火油槽冷却，控制淬火油温，使轴承外圈出油温度控制在150℃，淬火油槽中的搅拌装置和循环泵不开；

S3、数据收集：轴承外圈出油后，操作人员带高温防护手套趁热接出，快速测量轴承外圈外径的最大值和最小值、轴承外圈高度的最大值和最小值，将外径和高度的最大值和最小值输入计算机，以便计算机计算出轴承外圈淬火后外径平均值和高度的平均值，进而得到椭圆校正夹紧块的最佳水平运行位移和翘曲校正压紧块的最佳竖直运行位移，然后将轴承外圈置于校正平台中央。

S4、趁热校正：如此重复S3动作，至校正平台10中央码放完最佳码放数量的轴承套圈后，通过计算机启动椭圆校正：首先由一号椭圆校正电缸51和二号椭圆校正电缸52分别驱动一号椭圆校正夹紧块71和二号椭圆校正夹紧块72从初始零位同时出发到达预夹紧位置，将码放好的轴承外圈紧贴椭圆校正夹紧块7圆柱面放置，然后由三号椭圆校正电缸53和四号椭圆校正电缸54分别驱动三号椭圆校正夹紧块73和四号椭圆校正夹紧块74从初始零位同时出发到达预夹紧位置，使轴承外圈进入预夹紧状态，最后通过计算机控制，启动椭圆校正夹紧块7的瞬时冲击力，使四个椭圆校正夹紧块7同时启用夹紧，使其到达最佳运行位移终点，保持夹紧状态。

S5、校正翘曲：轴承外圈椭圆校正结束后，通过计算机启动翘曲校正：由翘曲校正电缸11驱动翘曲校正压紧块14从初始零位出发到达预压紧位置，使轴承外圈进入预压紧状态，然后通过计算机控制，启动翘曲校正压紧块14的瞬时冲击力，使翘曲校正压紧块14启用压紧，使其到达最佳运行位移终点，保持压紧状态。

S6、卸载撤回：轴承外圈保持压紧状态3min后，通过计算机控制校正卸载撤回：四个椭圆校正夹紧块7和翘曲校正压紧块14同时卸载，分别退回至预夹紧位置和预压紧位置，然后同时撤回初始零位。

S7、回火：取下轴承外圈，进入独立式回火炉回火；回火温度180℃，回火时间4h。