凸轮轴承随动器的加工方法

技术领域

本发明涉及轴承工艺领域，具体涉及一种凸轮轴承随动器的加工方法。

背景技术

凸轮轴承随动器通常由用于连接固定的螺杆以及用于负载的滚轮两部分组成，并较为广泛地应用在中低速、重载的作业环境中。

为避免滚轮部分受力时产生变形，延长凸轮轴承随动器的使用寿命，现有技术中对凸轮轴承随动器的整体进行高温淬火处理，提高凸轮轴承随动器的硬度。然而凸轮轴承随动器经高温淬火处理后，螺杆的韧性会降低，导致抗剪切性能变差，从而提高了螺杆断裂的风险。

因此，如何提供一种凸轮轴承随动器的加工方法，能够在满足凸轮轴承随动器的硬度需求的前提下，使螺杆的韧性提高，降低螺杆断裂的风险,成为本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种凸轮轴承随动器的加工方法，凸轮轴承随动器包括螺杆部和滚轮部，螺杆部的一端具有螺纹，另一端与滚轮部连接，加工方法包括：滚轮部淬火步骤，将滚轮部加热至第一预设温度并保温，之后将滚轮部淬火冷却；螺杆部淬火步骤，将螺杆部加热至第二预设温度并保温，之后将螺杆部淬火冷却，第一预设温度大于第二预设温度。

根据上述技术方案，用于负载的滚轮部通过温度较高的第一预设温度进行淬火加热，提升其硬度，进而满足凸轮轴承随动器的硬度需求，延长滚轮部的使用寿命。而螺杆部通过小于第一预设温度的第二预设温度进行淬火加热，螺杆部的硬度得到一定提升的同时其韧性损失较小，与现有技术相比，以本申请进行加工的凸轮轴承随动器的螺杆部能够承受较大的切应力，降低螺杆部断裂的风险。

优选地，第一预设温度为700-950℃，第二预设温度为150-250℃。

根据上述技术方案，滚轮部进行淬火加热的温度取值范围为700-950℃，对螺杆部进行淬火加热的温度取值范围为150-250℃。由于第一预设温度大于第二预设温度，螺杆部在硬度获得一定提升的同时其本身仍保留有较佳的韧性，避免了螺杆部断裂的风险。

优选地，在滚轮部淬火步骤以及螺杆部淬火步骤中，均使用感应加热设备通过高频感应的方式进行加热。

根据上述技术方案，通过高频感应的方式进行加热能够缩短加热时间，提高加热速度，且高频感应淬火的工件表面可生成隐晶马氏体，提高淬火的质量。而感应加热设备易于控制，有利于提高淬火效果。

优选地，还包括温度检测步骤，通过温度传感器对滚轮部或螺杆部的温度进行检测。

根据上述技术方案，温度传感器可对滚轮部或螺杆部的温度进行实时检测，可通过温度传感器所检测的温度结果判断滚轮部或螺杆部淬火过程是否正常，并进行下一阶段的步骤的判定。

优选地，在滚轮部淬火步骤以及螺杆部淬火步骤中，通过喷水装置向滚轮部和/或螺杆部喷水进行淬火冷却。

根据上述技术方案，通过设置喷水装置使喷水更加方便控制且易于操作。

优选地，喷水装置的喷水速率根据温度传感器的检测结果调整。

根据上述技术方案，喷水装置可通过温度传感器的检测结果调整喷水速率，实现对滚轮部或螺杆部冷却时的温度的精准控制，从而有利于提高淬火冷却效果。

优选地，滚轮部与螺杆部的淬火冷却温度相同。

根据上述技术方案，减少滚轮部与螺杆部在淬火冷却时的数据变量，控制喷水装置对滚轮部与螺杆部冷却时更加简单。

附图说明

图1为本实施方式中凸轮轴承随动器的加工方法的流程图。

图2为本实施方式中凸轮轴承随动器的加工方法的控制模块图。

图3为本实施方式中滚轮部淬火步骤的流程图。

图4为本实施方式中滚轮部加热步骤的流程图。

图5为本实施方式中滚轮部保温步骤的流程图。

图6为本实施方式中感应加热设备对滚轮部加热状态的示意图。

图7为本实施方式中感应加热设备对滚轮部加热状态的温度时间曲线变化示意图。

图8为本实施方式中滚轮部冷却步骤的流程图。

图9为本实施方式中螺杆部淬火步骤的流程图。

图10为本实施方式中感应加热设备对螺杆部加热状态的示意图。

图11为本实施方式中螺杆部加热步骤的流程图。

图12为本实施方式中螺杆部保温步骤的流程图。

图13为本实施方式中螺杆部冷却步骤的流程图。

图14为本实施方式中感应加热设备对螺杆部加热状态的温度时间曲线变化示意图。

附图标记：

11.滚轮部；12.螺杆部；13.感应加热设备；14.感应线圈；15.温度传感器；16.喷水装置

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本实施方式中凸轮轴承随动器的加工方法的流程图。如图1所示，凸轮轴承随动器主要包括滚轮部11与螺杆部12两部分，加工方法主要包括滚轮部淬火步骤S1：通过第一预设温度对滚轮部11进行淬火；螺杆部淬火步骤S2：通过第二预设温度对螺杆部12进行淬火；且第一预设温度大于第二预设温度。需要说明的是，这里的S1、S2等等不代表实际的顺序。通过设置不同的淬火加热温度对凸轮轴承随动器的滚轮部11以及螺杆部12分别进行淬火，使滚轮部11与螺杆部12的硬度均会提升，且螺杆部12在硬度获得一定提升的同时其本身仍保留有较佳的韧性，避免了螺杆部12断裂的风险。

具体地，在滚轮部加热步骤S11以及滚轮部保温步骤S12中，均使用感应加热设备13通过高频感应的方式进行加热。感应加热设备13可通过电磁感应加热原理对工件进行加热，能够迅速使工件加热至奥氏体状态。感应加热设备13具有加热速度快、效率高、加热均匀且无污染的优点，并且易于控制，有利于提高淬火效果。

进一步地，本实施方式中还包括温度检测步骤S3，如图2所示，通过温度传感器15对滚轮部11或螺杆部12(图6中示出)的温度进行检测，进而根据温度传感器15的检测结果调节感应加热设备13或喷水装置16，控制滚轮部11以及螺杆部12淬火过程中所需的加热、保温以及冷却温度。由此保证滚轮部11与螺杆部12的淬火效果，尤其是使螺杆部12的在提高硬度的同时具有足够的韧性。

其中，在滚轮部淬火步骤S1中，图3为本实施方式滚轮部的淬火步骤流程图。如图3所示，滚轮部淬火步骤S1按照加工工艺的顺序依次包括：滚轮部加热步骤S11、滚轮部保温步骤S12以及滚轮部冷却步骤S13。

进一步地，如图4所示，在滚轮部加热步骤S11中，滚轮部11由0℃或常温开始加热，通过温度传感器15检测滚轮部11的温度信息。当温度传感器15检测滚轮部11温度低于第一预设温度的温度取值范围时，感应加热设备13根据温度传感器15的检测结果进行响应保持开启状态，感应加热设备13对滚轮部11持续加热，并继续检测滚轮部11的温度信息。当温度传感器15检测滚轮部11温度首次上升至第一预设温度的温度取值范围内时，感应加热设备13根据温度传感器15的检测结果进行响应关闭，停止对滚轮部11加热，滚轮部加热步骤S11完成进入滚轮部保温步骤S12。

通过温度检测步骤S3与滚轮部加热步骤S11结合，在加热过程中使滚轮部11的温度能够准确的提升至第一预设温度的温度取值范围。避免加热温度超出第一预设温度，进而造成因滚轮部11加热温度过高，使滚轮部11过热甚至导致滚轮部11彻底损坏的问题。

如图5所示，在进入滚轮部保温步骤S12的初期，滚轮部11温度处于第一预设温度的温度取值范围内，感应加热设备13响应于温度传感器15的检测结果处于关闭状态，滚轮部11温度开始下降。当温度传感器15检测滚轮部11温度下降至小于第一预设温度的温度取值范围时，感应加热设备13开启，使滚轮部11温度上升，直至温度传感器15检测滚轮部11温度回升至第一预设温度的温度取值范围内时，控制感应加热设备13关闭并通过温度传感器15继续检测滚轮部11温度，实现滚轮部保温步骤S12中通过温度传感器15的检测结果对感应加热设备13的循环控制，直至保温时间结束，感应加热设备13关闭并进入滚轮部冷却步骤S13。

通过温度传感器15的检测结果重复控制感应加热设备13开启或关闭，保证感应加热设备13对滚轮部11的加热温度始终维持在第一预设温度范围附近，进而确保在滚轮部保温步骤S12中滚轮部11的淬火质量，使奥氏体在滚轮部11整体中转变较为均匀，最终有利于使滚轮部11获得较高硬度的优点。

本实施方式中，如图6所示，由于滚轮部11使用感应加热设备13通过高频感应的方式进行加热，感应加热设备13设置有感应线圈14，感应线圈14对滚轮部11进行加热，且感应线圈14可进行移动，使感应线圈14相对于滚轮部11接近或远离。当感应加热设备13开启，感应线圈14通电对滚轮部11加热时，感应线圈14布置在滚轮部11外周；滚轮部冷却步骤S13开始时，感应加热设备13关闭并使感应线圈14相对于滚轮部11移动，感应线圈14远离滚轮部11放置。之后开启喷水装置16(图8中示出)对滚轮部11进行降温。通过感应线圈14布置在远离滚轮部11的位置，减少或避免喷水装置16开启时部分水滴飞溅至感应线圈14，进一步避免感应加热设备13漏电甚至损坏的风险，提高加工工艺中的安全性。

另外，如图7所示，本实施方式中滚轮部11所设定的第一预设温度取值范围为700-950℃，所采用的材料为碳素钢或轴承钢，经过发明人多次实验证明，700-950℃的淬火加热温度能够为碳素钢或轴承钢材料的滚轮部11实现较佳的奥氏体转变率，使淬火后的滚轮部11的硬度提升更大且滚轮部11的韧性损失较少。

如图8所示，在滚轮部冷却步骤S13中，对滚轮部11设定有滚轮部冷却温度，感应加热设备13关闭，由温度传感器15持续检测滚轮部11的温度信息，当温度传感器15检测滚轮部11的实际温度大于所设定的滚轮部冷却温度，温度传感器15的检测结果被喷水装置16响应，喷水装置16开启向滚轮部11喷水，对滚轮部11进行淬火冷却。当温度传感器15检测滚轮部11的实际温度小于或等于所设定的滚轮部冷却温度，温度传感器15的检测结果再次被喷水装置16响应，喷水装置16关闭，滚轮部冷却步骤S13完成。

通过滚轮部冷却步骤S13与温度检测步骤S3的结合，可实现喷水装置16在对滚轮部11降温过程中的自动控制，滚轮部11冷却至滚轮部冷却温度后喷水装置16能够迅速地响应并关闭，减少滚轮部冷却步骤S13中的用水量，从而降低滚轮部11加工工艺成本。

在本实施方式中，如图7以及图8所示，设定滚轮部11冷却温度为40℃，并通过设置喷水装置16向滚轮部11喷水使滚轮部11快速地淬火冷却。滚轮部11快速淬火冷却的目的是促使滚轮部奥氏体转变为滚轮部马氏体，进而使滚轮部11获得更高的强度以及硬度，滚轮部马氏体转变需要使滚轮部奥氏体冷却至一定温度并自该温度持续冷却至下一温度值的温度冷却阶段中发生，滚轮部奥氏体冷却速度缓慢或冷却中止均会引起滚轮部马氏体转变发生迟缓，导致滚轮部马氏体转变量的减少，并呈现奥氏体稳定化现象，不利于滚轮部11强度以及硬度的提升。而设定滚轮部11快速由第一预设温度冷却至40℃，能够满足滚轮部奥氏体转变为滚轮部马氏体所需的温度冷却阶段。实现较高质量地滚轮部马氏体转变效果，进一步提升滚轮部11的强度以及硬度。

进一步地，图9为本实施方式螺杆部的淬火步骤流程图。如图9所示，螺杆部的淬火步骤S2按照加工工艺顺序依次包括：螺杆部加热步骤S21、螺杆部保温步骤S22以及螺杆部冷却步骤S23。

本实施方式中，螺杆部加热步骤S21以及螺杆部保温步骤S22与滚轮部淬火步骤S1中的加热方式相同，均采用感应加热设备13通过高频感应的方式进行加热。

更进一步地，如图6以及图10所示，感应线圈14还可在螺杆部12进行淬火时移动，滚轮部淬火步骤S1与螺杆部的淬火步骤S2以同一感应加热设备13按不同顺序对滚轮部11或螺杆部12进行淬火，当对滚轮部11进行淬火时，感应线圈14移动至滚轮部11外周加热或远离滚轮部11；当对螺杆部12部进行淬火时，感应线圈14移动至螺杆部12外周加热或远离螺杆部12，提高感应线圈14对滚轮部11以及螺杆部12的加热效率以及安全性能，且实现同一感应加热设备13对凸轮轴承随动器的两个不同部分进行顺序加热，降低设备购置成本。

如图11所示，在螺杆部加热步骤S21中，螺杆部12可由0℃或常温开始加热，并通过温度传感器15检测螺杆部12的温度信息。当温度传感器15检测螺杆部12温度低于第二预设温度的温度取值范围内时，温度传感器15的检测结果被感应加热设备13所响应，感应加热设备13开启对螺杆部12加热，直至温度传感器15检测滚轮部11温度首次上升至第二预设温度的温度取值范围内，感应加热设备13响应温度传感器15检测结果关闭。

如图12所示，在螺杆部保温步骤S22初期，感应加热设备13受温度传感器15的控制处于关闭状态，螺杆部12温度开始自然下降，当温度传感器15检测螺杆部12温度下降至低于第二预设温度的温度取值范围时，温度传感器15开启感应加热设备13对螺杆部12进行加热，直至温度传感器15检测螺杆部12温度回升至第二预设温度的温度取值范围内时，温度传感器15控制感应加热设备13关闭，并继续检测螺杆部12的温度信息进行对感应加热设备13的控制循环，直至螺杆部保温步骤S22的保温时间结束。通过温度传感器15与感应加热设备13的结合，可保证螺杆部12的温度始终保持在第二预设温度的温度取值范围附近，避免螺杆部12保温阶段的温度过高或过低导致螺杆部12损坏的风险，并进一步保证了螺杆部12的淬火质量。

在本发明的另一实施方式中，感应加热设备13可根据温度传感器15的检测结果实现输出功率的调整，通过调整感应加热设备13输出功率，可调节不同的加热功率。例如，在螺杆部加热步骤S21或螺杆部保温步骤S22中，通过温度传感器15检测得到螺杆部12的实际温度与第二预设温度相差较大，感应加热设备13进行响应提高加热功率，提高螺杆部加热步骤S21的加热速度。

如图13所示，在螺杆部冷却步骤S23中，设定有螺杆部冷却温度。进入螺杆部冷却步骤S23时，感应加热设备13处于关闭状态，通过温度传感器15对螺杆部12的温度进行检测，螺杆部12温度处于第二预设温度的取值范围附近。由喷水装置16响应温度传感器15的检测结果向螺杆部12喷水进行冷却，温度传感器15在螺杆部12的冷却过程中持续检测螺杆部12的实际温度信息。在喷水装置16对螺杆部12进喷水冷却前，感应加热设备13的感应线圈14(图6中示出)远离螺杆部12，减少或避免被水滴飞溅的风险。当螺杆部12的实际温度经喷水冷却由第二预设温度降温至等于或低于螺杆部冷却温度时，喷水装置16响应于温度传感器15的检测结果关闭。

本实施方式中，如图14所示，第二预设温度的取值范围为150-250℃，螺杆部12处于第二预设温度的取值范围内进行加热时，由于第二预设温度小于第一预设温度，螺杆部12相较于滚轮部11的奥氏体化程度较低，进而螺杆部12相较于滚轮部11马氏体转变较少，使螺杆部12的硬度得到一定提升，且同时保留有螺杆部12本身的大部分韧性，降低或避免螺杆部12受剪切负载而发生断裂的风险。

进一步地，本实施方式中由于滚轮部淬火步骤S1与螺杆部的淬火步骤S2可按不同顺序进行淬火，在滚轮部淬火步骤S1中应用的温度传感器15以及喷水装置16均可在螺杆部的淬火步骤S2中再次应用，且其应用方法以及应用效果并不会产生冲突。使加工工艺中所需使用的设备数量进一步减少，降低工艺实施所需设备购置的成本。

更进一步地，喷水装置16的喷水速率可根据温度传感器15的检测结果进行控制。可通过温度传感器15对当前淬火对象的温度信息检测结果控制喷水装置16的喷水速率。本实施方式中，例如，螺杆部冷却步骤S23中，当温度传感器15检测值与螺杆部12淬火冷却温度差值过大，则喷水装置16的喷水速率相应地响应于温度传感器15的检测结果变大；随着螺杆部12实际温度逐渐向螺杆部12淬火冷却温度靠拢，温度传感器15检测到螺杆部12实际温度与螺杆部12淬火冷却温度的差值变小，喷水装置16的喷水速率相应地减小。

另外，喷水装置16可设定滚轮部11淬火冷却温度与螺杆部12淬火冷却温度相同，由于滚轮部11以及螺杆部12本就属于同一零件上的不同部分，在进行加工存取时需要统一处理，而对滚轮部11淬火冷却温度与螺杆部12淬火冷却温度设定相同的冷却温度有利于后续的处理工序的统一，且两者淬火冷却温度相同便于喷水装置16在喷水冷却时的控制。

在本发明的其他实施方式中，还可设定喷水装置16对滚轮部11以及螺杆部12的冷却时间相同，通过固定的冷却时间保证滚轮部11以及螺杆部12快速冷却。在滚轮部冷却步骤S13或螺杆部冷却步骤S23中，通过温度传感器15对滚轮部11或螺杆部12当前的温度信息进行检测，统筹剩余的滚轮部11或螺杆部12剩余冷却时间。当滚轮部11以及螺杆部12剩余的冷却时间相同时，喷水装置16对滚轮部11的喷水速率相较大于喷水装置16对螺杆部12的喷水速率，使滚轮部11的温度相较于螺杆部12的温度以更快的速度下降，从而达到滚轮部11以及螺杆部12所对应的冷却时间相同的效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。