[发明专利]一种结构耦合丝杆感应加热装置及方法

说明书

本发明提供一种结构耦合丝杆感应加热装置及方法，装置包括可移动式感应线圈装置、可活动式丝杆支撑架装置、机架传动装置和热成像仪，通过结构耦合的方式，将六个感应线圈排列在待加热丝杆的周向上，相邻两感应线圈中通入频率不同的中高频电流，再利用待加热丝杆的自转完成中高频的切换，可在几毫秒内完成中高频的迭代，达到同步双频感应加热的目的，与此同时，通过热成像仪在加热过程中实时测温，并与目标温度实时比对，实时调整加热参数和电机转速，精确控制加热温差，使丝杆整个表面完全均匀加热，提高加热质量。本发明结构简单，对电源要求较低，成本较低，可在满足生产质量的前提下获得最佳的经济效益，适合大规模推广。

技术领域

本发明涉及丝杆生产技术领域，具体而言，尤其涉及一种结构耦合丝杆感应加热装置及方法。

背景技术

滚珠丝杆作为传动效率高、定位精度高、传动可逆行、使用寿命长和同步性好的传动元件，被广泛的应用于各种工业设备，精密仪器和精密数控机床中。由于滚珠丝杆在工作时受到各种不同的载荷冲击，要求丝杆具备高韧度、高表面硬度和耐磨性以及尺寸稳定性。目前国内普遍采用单频感应淬火热处理来满足丝杆内在性能的要求，但是常常由于淬火温度偏高造成粗大的马氏体组织，从而降低材料的强度和韧性，或是丝杆磨削时内应力超过材料的屈服强度产生磨削裂纹，因此，精确控制加热温度对提高丝杆淬火质量十分重要。

为了提高加热质量，人们提出了更节能环保、效率更高、畸变更小的双频感应加热技术，即利用双频电源向感应线圈中通入同步或异步的中高频电流加热待加热工件。相较于单频感应淬火，双频感应淬火同时拥有中频和高频淬火的特点，使用双频感应淬火对丝杆进行热处理时，可以获得沿螺纹齿均匀分布的淬硬层。但是现有的双频电源存在不易频繁启动，输出频率信号准确性差，两种电流的幅值和频率难以单独调节，不能够精确的控制温差等缺点，另一方面，双频感应加热在我国还是初步发展阶段，特别是同步双频感应加热，由于其电源的昂贵，并且相关核心专利一直由国外掌控，而未在我国得到广泛的应用。

发明内容

根据上述提出的现有双频电源存在不易频繁启动，输出频率信号准确性差，两种电流的幅值和频率难以单独调节，不能够精确的控制温差等缺点，另一方面，双频感应加热在我国还是初步发展阶段，特别是同步双频感应加热，由于其电源的昂贵，并且相关核心专利一直由国外掌控，而未在我国得到广泛的应用的技术问题，而提供一种结构耦合丝杆感应加热装置及方法。本发明主要通过六个相同结构的感应线圈排列在待加热丝杆的周向上，相邻两线圈中通入频率不同的中高频电流，再利用待加热丝杆的自转完成中高频的切换，可在几毫秒内完成中高频的迭代，与此同时通过热成像仪的实时测温反馈来调节加热过程中的加热参数，将温差精确的控制温度精度以内。

本发明采用的技术手段如下：

一种结构耦合丝杆感应加热装置，包括：

可活动式丝杆支撑架装置，用于实现待加热的丝杆绕自身轴线运动；

机架传动装置，安装在机架上，与可活动式丝杆支撑架装置相连，用于驱动可活动式丝杆支撑架装置进行上下移动，实现丝杆沿轴向运动；

可移动式感应线圈装置，安装在机架上，用于实现丝杆的加热；在丝杆绕自身轴线运动时，加热丝杆的周向表面温度至目标温度，在丝杆沿轴向运动过程中，使丝杆整个表面加热到目标温度；

热成像仪，至少设置一个，安装在机架上靠近丝杆和可移动式感应线圈装置的位置，用于实时监测丝杆加热过程中的温度。

进一步地，所述可移动式感应线圈装置包括线圈托盘、多个活动滑块和多个感应线圈，线圈托盘通过螺钉安装在机架上，多个活动滑块安装在线圈托盘上开设的多个凹槽中，分别与凹槽滑动连接；多个感应线圈分别固定在多个活动滑块上，用于对丝杆进行加热，多个感应线圈中部形成贯穿通孔，用于容纳丝杆，贯穿通孔套设在丝杆的外部，与丝杆间留有间隙，丝杆可在通孔中进行周向转动以及上下移动；通过活动滑块在线圈托盘的凹槽中滑动来改变感应线圈与待加热丝杆之间的距离。