部品がブランクから作られる場合、ブランクの旋削、フライス加工、研削、そしてもちろん熱処理などの一連のプロセスを経る必要があることを私たちは知っています。 このうち、前者を冷間加工、後者を熱間加工と呼びます。 冷間加工工程の制御対象は、幾何学的寸法や精度など、単体の物理量です。 これらは簡単に測定でき、オンラインで監視することもできます。 現代のデジタル技術の発展に伴い、自動化の程度が大幅に向上し、現在では冷間加工の生産効率と品質の安定性が十分に発揮され、独特の現代的な特徴があります。
一方、熱処理や熱処理は、ある温度で材料の構造や形状が変化することを利用して、強度や靭性などの特性を向上させます。 これらの目標は一般的にオンラインで監視することはできず、一般的な組織の変化と材料組成、反応温度、時間、およびその他のプロセスに関連するため、熱処理および処理、加熱炉のさまざまなプロセスモデルが採用されています。焼入れ、窒化など、機械加工での部品一括、冷間加工での違いです。
しかし、高周波熱処理など、個々の部品の熱処理プロセスもあります。 これは、高速で効率的で、省エネで、汚染の少ない環境に優しい処理方法であり、簡単で低温の処理ラインです。 したがって、最新の高周波熱処理には、冷間加工と同様の最新の特性が必要です。
1. 生産体制
現代のエンタープライズ生産管理の目標は、効率と利益です。 現代の誘導熱処理生産は、効率と利益を達成するために、科学組織を通じて、自動化システムに従って、部品の特定のバッチにも基づいています。
まず、生産プログラムの要件、つまりバッチ処理の対象と許容処理時間です。 たとえば、製品の年間生産プログラムは 1 万個、年間労働時間は 250 日、1 日 8 シフト、各シフトは 250 時間で、各製品の許容理論生産ビート値は (1×8 ×3600×1000000) /7.2 = 95s/ピース. 実際、生産では、設備のメンテナンス、生産の準備、オペレーターの交代、機械の故障、無駄などの非生産的な時間の消費が一般的に予約されており、これは 6.84% などの設備の稼働率に変換され、許容される各製品のビートデマンドは XNUMX 秒/個です。
上記の生産プログラムに従って、設備の構成と生産組織を実施します。 構成された機器のテンポが 6.84 秒/ピース未満の場合、6.84 つの機器が 2 つのシフトで生産の要件を満たすことができます。 構成された機器が 3 秒/個を超える場合は、XNUMX 日あたり XNUMX または XNUMX シフトなどの長時間労働を検討できます。 または、装置の数またはワークステーションの数を増やして、処理する装置を XNUMX つから XNUMX つに、または同時に処理する XNUMX つのワークステーションにします。
誘導熱処理、特に一部の誘導熱処理装置、および冷間加工生産ラインの高効率により、ワークショップの物流システムは、誘導焼入れ装置の対応する要件も提唱しています。 自動供給機、マニピュレーター、ロボットなどの最新の物流ユニットも高周波熱処理システムに登場し、標準データ インターフェイスを介して機械の制御システムと連動します。 図 1 は、搬送ガントリー マニピュレーターを含むワークショップの高周波焼入れ現場です。
図。 1 高周波焼入れ機と冷間加工機の並列配置
2.自動高周波焼入れ工作機械、フレキシブル加工センター
誘導加熱処理は、適切に冷却しながらインダクタとワークピースの表面を誘導加熱することによって実現されます。 処理プロセスでは、ワークピースの位置決め、スキャン、および移動に関連するセンサーが必要です。この場合、ワークピースの回転、インデックス作成、およびその他の対応するアクションも必要です。 NUMERICAL制御技術の応用により、高周波熱処理工作機械は冷間工作機械としての工程自動化を実現できます。
冷間フレキシブルマシニングセンターのように、高周波熱処理機は単工程の加工だけでなく、多工程の複合加工も行うことができます。 たとえば、いくつかの高周波熱処理システム、焼入れ、焼き戻し化合物処理を完了するためのカード。 複数の部品の焼き入れと焼き戻しを完了することができるいくつかの高周波熱処理システムもあります。 加工工程でも部品を反転させてCARDSを装填したり、焼入れなどのために反転させたりしています。図2にオートバランスシャフト部品とその高周波熱処理装置を示します。 この部品は、いくつかのステップ シャフト直径の焼入れと焼き戻しが必要です。 セクションの大きな変化により、このシステムは、異なる同軸ネックをクエンチするために二重インダクターを採用し、ギア表面をクエンチするためにインダクターを採用し、パーツ全体を焼き戻すためにインダクターを採用します。 冷間加工とは異なり、組み合わせた異なる処理手順は、自動ナイフ交換ではなく、処理のために異なるステーションに移動することによって完了します。 システム全体は、PLCによって制御される3つの高周波電源で構成されています。
（a）
（b）
図。 2 バランスシャフト高周波焼入れマシニングセンター
加工に自動焼入れ工作機械を使用するには、次のものが必要です。工作機械は高い信頼性を備えています。 工作機械は、高い位置精度と運動精度を備えています。 切削工具（プロセスツール）の高精度と優れた互換性。 加工技術はあらかじめ決められています。
作業条件と処理モードが異なるため、高周波熱処理自動化システムには次の要件よりも多くの要件があります。
(1) 焼入れには加熱と冷却が必要なため、作業領域は水、焼入れ液、蒸気、電磁およびその他の汚染物質によって汚染されます。 これらの要因は、工作機械の信頼性設計において考慮されるべきであり、使用される構造および構成材料は、この汚染による損傷を回避または回避する必要があります。
(2) 処理に使用する「ツール」には、センサーだけでなく消火器も含まれます。 海外では一般的にプロセスツールと呼ばれています。 冷間工具と同様に、これは通常、専門メーカーによってカスタマイズされます。 プロセス ツールは、高速カード マウントの要件を満たすために、再現可能なアセンブリ精度を備えている必要があります。
(3) 加工技術の事前決定とは、部品材料、寸法精度、センサーの幾何学的寸法と精度、電源パラメーター、冷却パラメーター、および正しい熱処理結果をプロセス開発プロセスで事前に決定する必要があることを意味します。
（4）したがって、工作機械の信頼性は、構造と動きの信頼性と精度だけでなく、電源と負荷、冷却、および焼入れスプレーシステムの制御性と信頼性でもあります。
ここで注意する必要があるのは、国内製品と海外の先進的な同様の機器との主なギャップは、これらの特性が解決されていないことです。 たとえば、プロセスツールでは、センサーだけを考えがちですが、「ツール」の精度と信頼性については言及されていないため、専門化の度合いが十分ではありません。 国内の「センサーコンパニオン」は、高周波熱処理プロセスツールの高精度と互換性の専門化を支援します（図3を参照）。
図 3 自動位置決めとクイック チェンジ機能を備えたセンサー コンパニオン
3. デジタル品質管理システムと遠隔監視
現代の処理の効率とバッチ量は、より包括的な品質管理、よりタイムリー、より処理プロセスに近い必要があります。これは、品質事故が見つからず、時間内に処理されないと、大量のスクラップが発生し、損失が拡大するためです。 コントロールポイントの増加は、デジタル品質管理システムの恩恵を受ける効率に影響を与えません。
高周波熱処理の最新のデジタル品質管理システムは、ロジスティクスの最初から組み込まれています。 ワークピースの識別、計数、機器、および最終製品の「プロセス ツール」の確認と生産、識別、エネルギー消費統計、オンライン監視、および記録を含み、オンラインまたはオフラインのデータ呼び出しを可能にします。
冷間 NC 工作機械の基本機能に加えて、工作機械システムのオンライン品質管理には、誘導加熱処理による加熱と冷却のプロセス パラメータの監視と記録も含まれます。 これには、デジタル計器を使用したデジタル制御インターフェース、温度、流量、およびその他のメディアデータを備えた電源が必要です。 高周波熱処理のプロセスプレファブリケーションは、図4に示すように、これらの品質管理信号と許容変動間隔をプログラムによってシステムに設定し、品質管理パッケージを形成することです。操作パラメータとプロセスパラメータが記録されます。
図。 4 高周波焼入れ工作機械のインターフェース情報
ネットワークが広く採用されているため、これらの品質管理パッケージのリアルタイム データをリモートで取得して記録することができます。これにより、優れたデータ管理システムの品質追跡が容易になるだけでなく、リモートの専門家がデータを診断して回復することもできます。機械が故障し、ダウンタイムが大幅に短縮され、設備稼働率が向上します。
4. プロセスの信頼性が高く、従来のさまざまな熱処理プロセス (浸炭、窒化など) を置き換える
ほとんどの熱処理プロセスは加熱炉を使用し、熱処理プロセスモードは一般に長く、オフラインプロセスを使用することが多いため、現代の冷間プロセス生産モードとは大きく異なります。 伝統的に、個々の部品を局所処理することによる高周波熱処理は、この技術を使用することにより、重要度の低い部品または少量のバッチ部品に対してのみ、従来の熱処理の補助手段と見なされ、さまざまな理由によりプロセスの信頼性が低下します。狭い範囲につながる可能性がある再現性は、効率が悪いです。
プロセスの信頼性の向上による最新の高周波熱処理は、設計者によって支持力が確認されているため、ますます多くの場合、浸炭、焼入れ、窒化、およびその他の主流プロセスの代わりに、効率、ダブルハーベストの利点を達成しています。 自動車などの小・中負荷の条件下だけでなく、風力発電や機関車など一部の重負荷の条件下でも使用できます。 例えば、中国企業が生産する風力発電用の大径歯車製品は、モジュールが 10 ～ 26、直径が 2000 ～ 3500 mm で、当初はすべて浸炭、焼入れ、窒化のプロセスを経て、高周波熱処理に変更され、効率が向上しました。大幅に改善され、材料費と加工費が大幅に削減され、メリットは非常に優れていました。
5. まとめ
高周波熱処理の迅速、効率的、省エネルギー、および汚染の少ないという利点は、現代の技術の条件下で十分に発揮されています。 中国では、多くの外資企業と少数の高品質の国内企業が外国の最新の誘導熱処理装置を直接採用しており、効率と効率の点でメリットがあります。 国内の高周波熱処理装置も近年、自動化の程度が大きく進歩していますが、信頼性とプロセスの安定性、および国際レベルにはまだギャップがあります。 これらのギャップを埋めるだけで、高周波熱処理技術が広く使用されると考えられています。