【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轴承，提出一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装及方法。
技术介绍
1、风电主轴轴承目前采用的产品结构主要有单列圆锥滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、和双列调心滚子轴承。随着风机的大型化，主轴承尺寸越来越大，越来越多的大直径主轴承被广泛应用于大功率的风力发电机。
2、其中，背对背配置使用的单列圆锥滚子主轴轴承属于轻薄系列，其目前主流热处理工艺为渗碳马氏体淬火和盐浴贝氏体淬火，新的技术路线无软带感应淬火技术正在被国际领先的skf、fag、timken等企业研究开发，新技术路线无软带感应淬火受各大企业重视的原因是其可以大量的节约制造成本，同时具有相较渗碳淬火和贝氏体淬火有巨大的加工效率优势，其技术综合优势决定了这种热处理工艺方法未来将有广泛的应用场景。
3、但是制约目前无软带感应淬火技术得到普及和应用的原因之一是薄壁型的轴承套圈在经无软带淬火后往往会面临巨大的淬火变形，由于感应淬火的原理是利用高频率交变的电磁感应形成的涡流沿滚道圆周方向进行连续的扫描淬火，而非整体的加热淬火，因此，工件的热膨胀、组织转化时间、组织残余应力分布不一致等都使淬火后的套圈发生了较大的变形，其自由状态下的淬火椭圆是渗碳和贝氏体淬火椭圆的约2倍，造成加工后的产品硬化层不够、不均匀，产品形成报废，同时由于是非等壁厚截面，淬火后的工件不仅产生椭圆变形，也形成了巨大的圆锥角改变和端面翘曲，不仅给后工序的制造产生较大的影响，同时使用这样的成品轴承套圈，对风电主轴承的寿命来说是一个巨大的风险和考验。
1、本专利技术的目的是提出一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装及方法，使其能解决风电大直径单列圆锥滚子主轴承套圈无软带淬火的变形问题。
2、本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：
3、一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，限形保圆工装的工装本体为圆环状；所述工装本体内壁面的下端具有用以支撑待加工工件的环形台阶；所述的工装本体内还设置有径向吸热支撑板，所述的径向吸热支撑板为圆弧板，且所述的径向吸热支撑板为沿圆周均布的多段；每段径向吸热支撑板的圆弧长度为加热热影响区长度4~6倍，以增加热量周向扩散范围和效率，降低淬火区域的非淬火面的热量，即快速带走淬火区域通过热传导到非淬火面的无效热量，减小局部膨胀；多段径向吸热支撑板预紧后的内径与待加工工件的外径一致，且与待加工工件为面接触；所述径向吸热支撑板通过沿圆周分布的多个预紧调节销轴压紧在所述工装本体内；对应每个所述的预紧调节销轴在工装本体上设置有用以对径向吸热支撑板的径向预紧及热处理时锁定定位的径向预紧螺钉；所述预紧调节销轴的外侧面为用以与径向预紧螺钉接触的平面，内侧面为与径向吸热支撑板线接触的圆柱面，用以对通过径向预紧螺钉对径向吸热支撑板进行预紧；所述工装本体的圆周径向具有多个均布的用于安装冷却水管的冷却水孔。
4、所述工装本体的外圆面上具有用以安装径向预紧螺钉的径向通孔，所述的径向通孔为沿圆周均布的一排或多排，多个所述的径向通孔对应放置预紧调节销轴的轴向半圆孔设置。
5、所述轴向半圆孔的半径比预紧调节销轴的半径大2mm，作为预紧量的径向调节余量。
6、所述工装本体，其锻件须经调制热处理，并经过250℃的回火处理，保持材料机械性能及热稳定性。
7、所述径向吸热支撑板的外径面上具有两处用于冷却水流动的圆弧形凹槽。
8、利用上述限形保圆工装进行风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火的限形方法，方法对无软带扫描感应淬火过程中的待加工工件加热时热传导引起的多余热量的处理，即采用与待加工工件接触的径向吸热支撑板吸收和传导多余热量；采用整圈圆周背冷的方式对工件淬火区进行冷却和带走多余的热量；对待加工工件进行径向膨胀限制，使膨胀均匀化、收缩均匀化，达到淬火过程中待加工工件温升不发生大变形；待加工工件淬火结束后，采用圆周继续喷水背冷，使待加工工件均匀冷却和均温，达到收缩均匀；具体包含以下步骤：
9、1）将所述径向吸热支撑板放置于工装本体内；
10、2）将所述预紧调节销轴放置于工装本体的轴向半圆孔内，其平面朝向工装本体的径向通孔；
11、3）将待加工工件放置于多块径向吸热支撑板所形成的内孔内；径向吸热支撑板位于待加工工件与预紧调节销轴之间，径向吸热支撑板通过径向预紧螺钉顶紧，使径向吸热支撑板的内径与待加工工件外径接触，径向吸热支撑板内径与待加工工件外径形成面接触，淬火时起到快速导热作用；
12、4）将调整好的限形保圆工装，安装于机床，并用锁紧轮锁紧；
13、5）淬火液冷却水管接通工装本体圆周的4个水孔，接通背冷；扫描淬火过程中，通过工装本体外径均布的冷却水孔对待加工工件进行背冷；
14、6）顺时针扫描感应器、逆时针扫描感应器分别对滚道进行扫描淬火；扫描淬火过程中，通过限形保圆工装接触部位的径向吸热支撑板对待加工工件淬火时多余的热量进行吸收，减小热膨胀，并将多余热量通过限形保圆工装传递给低温区，使待加工工件圆周热量差值减小；通过限形保圆工装对整体待加工工件的径向预紧，防止局部膨胀引起的局部收缩；使待加工工件淬火中和淬火后待加工工件均不发生翘曲；限形保圆工装设置有循环冷却水路，在扫描淬火过程中带走传导的无效多余热量；
15、7）淬火结束后，继续使用淬火液对待加工工件冷却至工件温度均匀，放松径向预紧螺钉，取出待加工工件，即完成淬火。
16、本专利技术的有益效果：
17、本专利技术提出的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装及方法，有效的解决了大直径薄壁型风电主轴承套圈无软带感应淬火时工件发生的椭圆变形、端面翘曲和单一截面收缩的不均匀性问题。
18、本工艺方法制造的零件，由于其变形受控，因此加工的产品硬化层深度、均匀性好，提高了产品成品的可靠性。
19、本工艺方法制造的零件，由于其变形受控，无需在淬火前对工件进行增材以较小变形，可大量节约材料成品和制造成本。
20、该工艺方法及其工装，工件定位准确，有利于批量工件的快速装卡和定位，适宜于批量性制造，有利于批量制造时工艺、质量的稳定性。
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1.一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，其特征在于：限形保圆工装的工装本体为圆环状；所述工装本体内壁面的下端具有用以支撑待加工工件的环形台阶；所述的工装本体内还设置有径向吸热支撑板，所述的径向吸热支撑板为圆弧板，且所述的径向吸热支撑板为沿圆周均布的多段；每段径向吸热支撑板的圆弧长度为加热热影响区长度4~6倍，以增加热量周向扩散范围和效率，降低淬火区域的非淬火面的热量，即快速带走淬火区域通过热传导到非淬火面的无效热量，减小局部膨胀；多段径向吸热支撑板预紧后的内径与待加工工件的外径一致，且与待加工工件为面接触；所述径向吸热支撑板通过沿圆周分布的多个预紧调节销轴压紧在所述工装本体内；对应每个所述的预紧调节销轴在工装本体上设置有用以对径向吸热支撑板的径向预紧及热处理时锁定定位的径向预紧螺钉；所述预紧调节销轴的外侧面为用以与径向预紧螺钉接触的平面，内侧面为与径向吸热支撑板线接触的圆柱面，用以对通过径向预紧螺钉对径向吸热支撑板进行预紧；所述工装本体的圆周径向具有多个均布的用于安装冷却水管的冷却水孔。
2.如权利要求1所述的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆
3.如权利要求2所述的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，其特征在于：所述轴向半圆孔的半径比预紧调节销轴的半径大2mm，作为预紧量的径向调节余量。
4.如权利要求1所述的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，其特征在于：所述径向吸热支撑板的外径面上具有两处用于冷却水流动的圆弧形凹槽。
5.利用权利要求1-4任一所述的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装进行风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火的限形方法，其特征在于：方法对无软带扫描感应淬火过程中的工件加热时热传导引起的多余热量的处理，即采用与待加工工件接触的径向吸热支撑板吸收和传导多余热量；采用整圈圆周背冷的方式对工件淬火区进行冷却和带走多余的热量；对待加工工件进行径向膨胀限制，使膨胀均匀化、收缩均匀化，达到淬火过程中待加工工件温升不发生大变形；待加工工件淬火结束后，采用圆周继续喷水背冷，使待加工工件均匀冷却和均温，达到收缩均匀；具体包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，其特征在于：限形保圆工装的工装本体为圆环状；所述工装本体内壁面的下端具有用以支撑待加工工件的环形台阶；所述的工装本体内还设置有径向吸热支撑板，所述的径向吸热支撑板为圆弧板，且所述的径向吸热支撑板为沿圆周均布的多段；每段径向吸热支撑板的圆弧长度为加热热影响区长度4~6倍，以增加热量周向扩散范围和效率，降低淬火区域的非淬火面的热量，即快速带走淬火区域通过热传导到非淬火面的无效热量，减小局部膨胀；多段径向吸热支撑板预紧后的内径与待加工工件的外径一致，且与待加工工件为面接触；所述径向吸热支撑板通过沿圆周分布的多个预紧调节销轴压紧在所述工装本体内；对应每个所述的预紧调节销轴在工装本体上设置有用以对径向吸热支撑板的径向预紧及热处理时锁定定位的径向预紧螺钉；所述预紧调节销轴的外侧面为用以与径向预紧螺钉接触的平面，内侧面为与径向吸热支撑板线接触的圆柱面，用以对通过径向预紧螺钉对径向吸热支撑板进行预紧；所述工装本体的圆周径向具有多个均布的用于安装冷却水管的冷却水孔。
2.如权利要求1所述的一种风电单列圆锥主轴轴承套圈感应淬火限形保圆工装，其特征在于：所述工装本体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊磊，杨沛然，关向可，张延娜，孙孝敬，罗梦豪，
申请(专利权)人：洛阳新能轴承制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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