一種溫度可控的加熱切削方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種溫度可控的加熱切削方法，切削加工前，根據待加工的環類零件的材質，查的該零件的最低回火溫度T0；進行外環或內環表面切削加工時，測量環類零件的外環或內環表面切屑溫度T1；同時利用加熱裝置對環類零件的內環或外環部進行加熱，使得環類零件的內環或外環部升溫至加熱溫度T2；切削過程中，保證T2<T0，而且保證內外環的溫度差|T1?T2|<30℃。本發明專利技術利用加熱裝置可在切屑過程中對零件的內外圈進行加熱，適當控制加熱溫度,這樣減少內外圈的溫度差，從而改善了加工軸承表面的殘余應力。本發明專利技術還提供一種結構簡單，操作方便的加熱切削裝置，該裝置利用增量式PID算法對加熱裝置進行控制，實現加熱裝置的溫度可控。

Temperature controllable heating cutting method and device

Heating cutting method of the invention discloses a temperature controllable, machining, parts to be processed according to the ring material, check the parts of the minimum tempering temperature T0; outer ring or inner ring surface machining, measuring ring parts of the outer ring or inner ring surface of the chip temperature and the use of T1; the heating device for heating of ring parts of the inner or outer ring, the inner or outer ring of heating to the heating temperature of T2 ring parts; T2< ensure the cutting process, T0, and that of the inner and outer ring temperature difference |T1 30 DEG T2|<. The heating device can be used for heating the inner and outer rings of the parts in the chip cutting process, so as to properly control the heating temperature, so as to reduce the temperature difference between the inner and outer rings, thereby improving the residual stress of the bearing surface. The invention also provides a heating cutting device with simple structure and convenient operation, which uses the incremental PID algorithm to control the heating device to realize the temperature control of the heating device.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機械加工工藝
，具體為一種溫度可控的加熱切削方法及其裝置。
技術介紹
汽車、高鐵、模具和核電等領域的軸承、傳動軸、輪箍、沖模等重要構件工作時承受熱載荷和交變應力，易產生疲勞破壞。這是由于零件加工表面狀態直接影響其靜態強度、疲勞強度、抗腐蝕性、耐磨性、尺寸穩定性及電磁性能等。現代制造裝備業對齒輪軸、傳動軸以及螺紋軸等軸類零件的可靠性和使用壽命的要求越來越高，這些零件大都承受著復雜交變應力的作用，有些還處于沖擊、振動和嚴重腐蝕性環境中工作，在實踐應用中常發現其表面和螺紋部分萌生疲勞裂紋，進而導致零件疲勞失效而造成嚴重的事故。因此對加工表面狀態和加工表面質量的研究，一直成為切削領域的專家和學者的研究熱點。理論研究與實際應用的結果表明，通過控制或調整已加工表面的應力狀態，獲得合適的殘余壓應力，可提高零件的疲勞強度和耐腐蝕性。國內外很多研究者試圖從刀具角度優化和改變切削、磨削參數來獲得加工表面殘余壓應力。為了獲得殘余壓應力分布并消除殘余拉應力的不利影響，軸類零件在實際使用前常常進行表面殘余應力的調控。從調控工序時間上來看，目前調整殘余應力的方法主要分為兩類：一類是切削加工后通過表面壓延或增加表面密度等方法來控制，如噴丸、滾壓和滲碳滲氮以及表面涂層等，這些方法除了成本昂貴使得中小型企業往往難以承擔，以及一些零件(如螺紋軸)無法實施外，還可能引起額外的表面硬化，降低零件的沖擊韌性；另一類是在切削加工的過程中進行控制，包括采用強冷低溫切削、微量潤滑切削等方法，以及優化切削參數和刀具形狀，然而前者同樣需要昂貴的專用設備，后者由于影響加工表面殘余應力的因素多而復雜，僅考慮調整加工參數難以穩定控制加工表面的殘余應力。
技術實現思路
為了克服現有技術提及的缺點，本專利技術提供一種對淬硬鋼等材料的環類零件進行預應力硬態切削的溫度可控的加熱切削方法及其裝置本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種溫度可控的加熱切削方法，其步驟如下：S1：切削加工前，根據待加工的環類零件的材質，由《鋼材回火溫度與硬度對照表》查的該零件的最低回火溫度T0；S2：進行外環(或內環)表面切削加工時，測量環類零件的外環(或內環)表面切屑溫度T1；同時利用加熱裝置對環類零件的內環(或外環)部進行加熱，使得環類零件的內環(或外環)部升溫至T2；切削過程中，保證T2<T0，而且保證內外環的溫度差|T1-T2|<30℃。本方法通過前期理論分析計算和實驗探索，發現使工件產生殘余壓應力的條件是工件表層產生足夠的塑性變形和加工后母體有一定的收縮。預應力拉伸的作用正是為了以后的收縮。也就是說，通過熱膨脹變形，達到施加預應力拉伸的結果。這里值得注意的是，由于所需加熱的溫度尚未達到鋼材低溫回火的溫度，不至于影響材料的組織及性能，因此通過預熱產生熱變形，像預應力切削那樣，獲得所需的加工表面殘余壓應力。基于上述的加熱切削方法，本專利技術還提供一種溫度可控的加熱切削裝置，包括車床、加熱裝置、加熱控制裝置和第一溫度傳感器，所述加熱裝置和第一溫度傳感器電氣連接所述加熱控制裝置，所述加熱裝置安裝于所述車床的卡盤處并可跟隨所述車床的卡盤同步轉動，所述加熱裝置用于插入環類零件內環部或套于環類零件外環部對環類零件進行加熱，所述第一溫度傳感器安裝于所述車床的切削刀盤處可跟隨所述車床的切削刀盤同步轉動，所述第一溫度傳感器用于測量環類零件切削面的實時表面切屑溫度T1。進一步的，所述加熱裝置為陶瓷加熱棒或內表面安裝有電熱絲的套筒，所述加熱裝置與環類零件的接觸面上設有一層硅油層，所述加熱裝置上還安裝有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器電氣連接所述加熱控制裝置，所述第二溫度傳感器用于測量環類零件非切屑的內環或外環的加熱溫度T2。陶瓷加熱棒能絕緣絕熱,硅油有較高的耐熱性、耐水性、電絕緣性和較小的表面張力,常用作高級潤滑油和絕緣油。進一步的，所述加熱控制裝置包括單片機、第一模數轉換器、第二模數轉換器和驅動器，所述第一模數轉換器的一端連接所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一模數轉換器的另一端連接所述單片機，所述第二模數轉換器分別連接連接所述單片機和驅動器，所述驅動器用于連接所述加熱裝置；第一溫度傳感器和第二溫度傳感器將測量的溫度轉化成電壓信號送到第一模數轉換器，第一模數轉換器將電壓量轉化為數字量，單片機讀取該數字量，并經過計算得出所需要的加熱裝置的溫度，然后通過增量式PID算法計算出所驅動器的控制量，單片機通過第二模數轉換器和驅動器輸出此控制量至加熱裝置，確定加熱裝置輸出相應的加熱電流，而成保證加熱裝置達到所需要加熱的溫度效果。本專利技術的有益效果是：本專利技術溫度可控的加熱切削方法主要針對環類零件加工時由于內外圈的溫度差引起熱脹冷縮,從而產生相應的殘余應力的問題，利用加熱裝置可在切屑過程中對零件的內外圈進行加熱，適當控制加熱溫度,這樣減少內外圈的溫度差，從而改善了加工軸承表面的殘余應力。本專利技術還提供一種結構簡單，操作方便的加熱切削裝置，該裝置利用增量式PID算法對加熱裝置進行控制，實現加熱裝置的溫度可控。附圖說明圖1為本專利技術的一種溫度可控的加熱切削裝置采用外環切削時的結構示意圖；圖2為本專利技術的一種溫度可控的加熱切削裝置采用內環切削時的結構示意圖；圖3為本專利技術的加熱控制裝置的結構框圖；圖4為本專利技術的加熱控制裝置的采用增量式PID控制算法的邏輯系統框圖；圖5為本專利技術的加熱控制裝置的單片機的控制流程的主程序的邏輯系統框圖；圖6為本專利技術的加熱控制裝置的單片機的控制流程的PID控制程序的邏輯系統框圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行進一步的說明。一種溫度可控的加熱切削方法，其步驟如下：S1：切削加工前，根據待加工的環類零件的材質，由《鋼材回火溫度與硬度對照表》(http://www.docin.com/p-298202603.html)查的該零件的最低回火溫度T0；S2：進行外環(或內環)表面切削加工時，測量環類零件的外環(或內環)表面切屑溫度T1；同時利用加熱裝置對環類零件的內環(或外環)部進行加熱，使得環類零件的內環(或外環)部升溫至T2；切削過程中，保證T2<T0，而且保證內外環的溫度差|T1-T2|<30℃。如圖1和圖2所示，基于上述的加熱切削方法，本專利技術還提供一種加熱切削裝置，包括車床、加熱裝置1、加熱控制裝置2和第一溫度傳感器3，所述加熱裝置1和第一溫度傳感器3電氣連接所述加熱控制裝置2，所述加熱裝置1安裝于所述車床的卡盤處并可跟隨所述車床的卡盤同步轉動，所述加熱裝置1用于插入環類零件4內環部或套于環類零件4外環部對環類零件進行加熱，所述第一溫度傳感器3安裝于所述車床的切削刀盤處可跟隨所述車床的切削刀盤同步轉動，所述第一溫度傳感器3用于測量環類零件4切削面的實時溫度T1。進一步的，所述加熱裝置為陶瓷加熱棒或內表面安裝有電熱絲的套筒，所述加熱裝置1與環類零件4的接觸面上設有一層硅油層5，所述加熱裝置1上還安裝有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器電氣連接所述加熱控制裝置，所述第二溫度傳感器用于測量環類零件非切屑的內環或外環的溫度T2。陶瓷加熱棒能絕緣絕熱,硅油有較高的耐熱性、耐水性、電絕緣性和較小的表面張力,常用作高級潤滑油和絕緣油。如圖3所示，進一步的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溫度可控的加熱切削方法，其特征在于，其步驟如下：S1：切削加工前，根據待加工的環類零件的材質，查的該零件的最低回火溫度T0；S2：進行外環或內環表面切削加工時，測量環類零件的外環或內環表面切屑溫度T1；同時利用加熱裝置對環類零件的內環或外環部進行加熱，使得環類零件的內環或外環部升溫至加熱溫度T2；切削過程中，保證T2<T0，而且保證內外環的溫度差|T1?T2|<30℃。

【技術特征摘要】
1.一種溫度可控的加熱切削方法，其特征在于，其步驟如下：S1：切削加工前，根據待加工的環類零件的材質，查的該零件的最低回火溫度T0；S2：進行外環或內環表面切削加工時，測量環類零件的外環或內環表面切屑溫度T1；同時利用加熱裝置對環類零件的內環或外環部進行加熱，使得環類零件的內環或外環部升溫至加熱溫度T2；切削過程中，保證T2<T0，而且保證內外環的溫度差|T1-T2|<30℃。2.一種溫度可控的加熱切削裝置，其特征在于，包括車床、加熱裝置、加熱控制裝置和第一溫度傳感器，所述加熱裝置和第一溫度傳感器電氣連接所述加熱控制裝置，所述加熱裝置安裝于所述車床的卡盤處，所述加熱裝置用于插入環類零件內環部或套于環類零件外環部對環類零件進行加熱，所述第一溫度傳感器安...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐蘭英，伍強，伍芳正，
申請(專利權)人：廣東技術師范學院，
類型：發明
國別省市：廣東;44