考虑到汽车覆盖件模具的尺寸一般较大 ,模具表面高频淬 火数字控制机床可设计成如图 4 所示的桁架式结构 。

  模具表面有许多 不同的组成部分 , 在对 这些不 同 的 部 位 进 行 淬火时 , 感应器的设计 必须满 足 一 定 的 形 状 要求 。如图 3 所示 , 感 图3 感应器与工件表面示意图 应器在 形 状 上 要 与 所 处理的表面相近似 。 除了形状上的要求外 ,感应器还可与冷却装置设计成一体 。

  尺度 ,我们不光要从模具的设计工艺上来改进我们的技术 ,也要 改进模具的表面状况以提高模具的常规使用的寿命和使用质量 。传统

  的表面处理方法已经没办法满足模具的高性能要求 , 开展高密度 能量表面强化技术 ,对于制造业特别是汽车制造业具有深远的 力研究 。本文提出了一种采用感应加热对模具表明上进行淬火的 数控机床构架 。

  数控系统一旦设计好之后 ,几个重要的参数最重要的包含能加 工的最大尺寸 ( 即各控制轴的最大行程) 和能达到的最高精度 。 在设计数字控制机床之前 ,首先应确定数字控制机床上加工的典型 零件 ,其尺寸决定了所选机床允许的加工空间 。 至于感应器运行的位置控制精度 ,其要求并不很高 ,采用经 济型数控系统的控制精度已经足够 。但是如果考虑到该机床还 可用作其它用处 ,比如进行堆焊轨迹的控制等 ,可以再一次进行选择更高一 级的精度 。但精度要求比起切削加工 ,能够更好的降低一个档次 。毕 竟 ,精度越高 ,系统的价格越高 。

  在选购数字控制机床时 ,同一种机床本体可配置多种数控系统 . 在可供选择的系统中 ,性能高低差别很大 ,直接影响到设备价格 构成 。目前数控系统种类 、 规格极其繁多 ,减少数控系统选型风 险的根本原则是 : 性能价格比大 ,使用维修方便 ,系统的市场寿

  支撑上部的各个运动系统 ,其中 X 、 、 三个直线运动 , 其方向 Y Z 和驱动装置如图中 10 ( X) 、( Y) 、( Z) 所示 。 1 5 三个方向的驱动运

  摘要 : 针对模具型面当前热处理方法的缺点 ,提出了一种具有更高加工效率和精度的用于模具型面高频淬火的数字控制机床设 计构架 。论文介绍了感应淬火的特点 、 原理及选择 ,基于该原理和特点 ,分别对高模具型面高频淬火数控机床中数控系统 功能设计和选择 、 机床机械结构的总体设计 、 逆向工程技术的应用 、 机床实际在做的工作流程以及其零件加工程序代码的结构等 进行了分析和介绍 。 关键词 : 模具 ; 高频 ; 感应淬火 ; 数字控制机床 中图分类号 :TG659 文献标识码 :A

  命长 。因此不能片面追求高水平 、 新系统 . 而应该以满足主机性 能为主 ,对系统性能和价格等作一个综合分析 ,选用合适系统 。 由于使用对象的不同 ,用于控制高频淬火轨迹的数控系统 的功能要求与用于切削加工用的数控系统要求不一样 。根据模 具表面高频淬火的工艺特点 ,其选择主要考虑以下几个方面 。

  1. 2 感应加热表面淬火的特点 (1) 加热速度快 , 加热时间短 , 一般只需几秒至几十秒钟 。

  质 ,将其处理成机床数控系统能直接插补的几何轨迹 ( 如直线 、 圆弧等) 。 在生成加工程序之前 ,必须先作针对所要加工零件的工艺 分析 ,确定要采用的电源参数 ( 电流 、 电压和功率等 ) 、 感应器与 工件表面的距离 、 冷却方式及感应器的工作速度等 。 在上面的基础上 ,通过专用的自动编程软件生成加工程序 , 将之输入到数控系统 ,然后由数控系统根据程序输出运动指令 和辅助控制指令 ,执行淬火工艺 。

  式中 , f 为电流频率 ( Hz) 。 可见 ,电流频率越高 ,电流透入深度越小 ,加热层越薄 ,因此 淬硬层深度越小 ,表 1 给出了电流频率与电流透入深度 、 淬硬层 深度之间的关系 。在电流频率相同时 ,加热时间越长 ,淬硬层深 度越大 。 表1 电流频率与电流透入深度 、 淬硬层深度之间的关系

  感应加热表面淬火设备按输出电流的频率可分为工频 、 中 频及高频表面淬火设备 。 感应加热表面淬火后工件表面的淬硬层深度由工件表面向 内至半马氏体区的距离来表示 , 淬硬层深度与感应电流透入深 度及加热时间有关 。从表面至工件内部感应电流强度为表面最 大感应电流强度的 37 %处的距离为感应电流透入深度 ,用 δ表 示。 但加热温度高于 770 ℃时 ,δ( mm) 可用下列经验公式估算 : δ = 500

  模具表面热处理的目的 , 主要是为了更好的提高模具表面的耐磨 损性能 、 耐腐蚀和抗老化性能 、 摩擦系数 、 疲劳性能等 。在提高其表面性 能的同时 ,最好能保持模具内部的塑性 。高频加热速度快 ,不但 能较好地满足处理效率的要求 ,而且加热层薄 ,淬火后淬硬层深 度小 ,能保持内部的性能基本不变 。所以 ,用于模具表面感应加 热的电源采用高频电源具有一定的优势 。

  感应器组件 ( 包括冷却装置) 12 在 X 、 、 、 、 五轴的驱动 Y Z A C 元件共同作用下 , 沿一定的轨迹路线 加热淬火 , 图 中 11 为控制管理系统 , 为避免干扰 , 高频电源及其控制管理系统应与数 控系统在空间上有一定的距离 。

  机床的导轨可以再一次进行选择贴塑或涂塑的滑动导轨 , 为减少磨 擦力对总系统的影响 , X 、 、 三个直线运动的传动系统能 Y Z 采用滚珠丝杆螺母副 。 各个坐标的驱动元件能选择步进电动机 ,也可以再一次进行选择直 、 交流伺服电动机 ,视系统采用的控制方式 ( 开环 、 ) 及精度而 闭环 定 。不像金属切削机床加工时有较大的切削负载 ,高频淬火数 控机床的负载主要只有摩擦负载和惯性负载 ( 在加 、 减速时) ,驱 动元件的选择计算相对要简单些 ,这可参考有关资料 。

  (3) 工件表面氧化脱碳少 ,零件变形小 。 (4) 加热温度和淬硬层深度容易控制 , 便于机械化和自动

  控制轴数及联动轴数的确定对数控系统的功能和价格的影 响很大 。 数控系统一定要保证高频感应器的运行轨迹与淬火工艺轨迹 一致 ,而淬火工艺轨迹又依赖于模具表面的结构形状 ,模具表面 特别是复杂形状的模具表面 , 对数控系统的轨迹控制能力有一定的要求 较高 。 为满足模具型面淬火的轨迹控制要求 ,拟采用可以在一定程度上完成五 轴四联动的数控系统 ,该五轴分别为 : X 、 、 、 、 轴 , 即三个 Y Z A C 直线 ( X 、 、 ) 轴和两个回转轴 ( A 、 ) 轴 , 其中任意四个轴可以 Y Z C 实现联动 。

  流密度最大 。电阻的热效应是工件表面被迅速加热到钢的临界 点 Ac3 以上 ,而后用水或油迅速冷却表面 ,使工件表面得到马氏 体组织 ,来提升了表层的硬度 、 耐磨性和抗疲劳性 ,感应加热

  以交流电 , 则感应圈周围将产 变磁场 , 置于磁场中的工件内 电的集肤效应 , 零件表面的电