CN101705343A - 卧式埋油数控淬火机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卧式埋油数控淬火机床，包括：床身、位于床身上面的油槽；还包括：位于油槽内的柱形工件拖辊机构；可以沿X方向和垂Y方向移动的感应器拖动机构；位于拖动机构上的感应变压器，所述感应变压器与油槽相隔离；通过悬臂与感应变压器相连的感应器以及感应器浮动定位块。本发明相对于现有技术，具有如下优点：可以对内齿进行埋油淬火；埋油深度基本一致，缩短了感应器汇流排长度，提高电源效率；便于观察冷却水是否泄露；确保了感应器与工件之间的间隙变化量小于0.1毫米；劳动强度较小。

Description

卧式埋油数控淬火机床

技术领域

本发明涉及一种感应淬火机床，进一步涉及一种卧式埋油数控淬火机床。

背景技术

目前单齿扫描式埋油淬火只能针对外齿进行，无法对内齿进行。同时，我们发现，工件在淬火过程中淬火部位始终是在油中，可视性差，感应头与被淬火齿之间的累积误差无法被观察发现，存在淬火不均匀的缺陷；同时，由于淬火变压器浸泡在油中，难以发现冷却水管漏水问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种卧式埋油数控淬火机床，解决了现有技术中无法对内齿进行埋油淬火的技术问题。本发明的方案如下：

卧式埋油数控淬火机床，包括：床身、位于床身上面的油槽；定义：圆柱形工件轴线方向为X方向，与X方向垂直且位于水平面的方向为Y方向，垂直于X方向且垂直于Y方向的方向定义为Z方向；还包括：位于油槽内的柱形工件拖辊机构；位于油槽内的柱形工件拖辊机构；可以沿X方向和Z方向移动的感应器拖动机构；位于拖动机构上的感应变压器，所述感应变压器与油槽相隔离；通过悬臂与感应变压器相连的感应器感应器浮动定位块。

所述感应器拖动机构包括：与床身固定连接的X方向水平丝杠；位于X方向水平丝杠上且可以沿X方向水平丝杠水平运动的垂直立柱；位于垂直立柱上的Z方向丝杠，所述感应变压器位于Z方向丝杠上。在Z方向丝杠与感应变压器之间还包括一个感应变压器浮动机构；所述变压器浮动机构实现方法如下：

所述感应器拖动机构包括：在Y方向上依次分布着：与Z方向丝杠固定连接的第一拖板4，与感应变压器固定连接的第三拖板16，位于第一拖板与第三拖板夹层中间的第二拖板10；

在所述第一拖板和第二拖板之间分布着：在第一拖板Y方向两端部的Y方向弹簧挡板7a、7b；与第二拖板固定连接Y方向两端的第一支撑板5a、5b；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第一支撑板中间位置的Y方向弹簧隔板9；贯穿第一支撑板和Y方向弹簧隔板的Y方向导轨6，Y方向导轨两端与第一支撑板固定连接；套在Y方向导轨上且位于Y方向弹簧挡板与Y方向弹簧隔板之间的Y方向弹簧8a、8b；

在所述第二拖板和第三拖板之间分布着：与第二拖板固定连接Z方向两端的第二支撑板11a、11b；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第二支撑板中间位置的Z方向弹簧隔板15；在第三拖板Z方向两端部的Z方向弹簧挡板13a、13b；贯穿第二支撑板和Z方向弹簧隔板的Z方向导轨12，Z方向导轨两端与第二支撑板固定连接；套在Z方向导轨上且位于Z方向弹簧挡板与Z方向弹簧隔板之间的Z方向弹簧14a、14b。

所述感应器拖动机构包括：与床身固定连接的X方向水平丝杠；位于X方向水平丝杠上且可以沿X方向水平丝杠水平运动的垂直立柱；位于垂直立柱上的Z方向丝杠，所述感应变压器位于Z方向丝杠上.在Z方向丝杠与感应变压器之间还包括一个感应变压器浮动机构.

所述柱形工件拖辊机构包括：位于油槽内的Y方向丝杠，所述Y方向丝杠对称地分布着两段旋转方向相反的，但是螺距相同的螺纹丝杠；分别位于2段Y方向丝杠上的2个辊轮支架；分别位于2个滚轮支架上的主动辊轮和从动辊轮；位于油槽外，且与主动辊轮通过链条相连的伺服电机；位于油槽外，且与从动辊轮通过链条相连的旋转编码器；位于油槽外，且与Y方向丝杠功过链条相连的手轮。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：

(一)可以对内齿进行埋油淬火。

(二)拖辊机构的拖辊轮对称运动，确保被淬火齿的位置相对固定，埋油深度基本一致，缩短了感应器汇流排长度，提高电源效率。

(三)淬火变压器不浸泡在油中，便于观察冷却水是否泄露。

(四)感应器可以在Z方向和Y方向浮动，也即被淬火齿的径向和周向；确保了感应器与工件之间的间隙变化量小于0.1毫米。

(五)拖辊机构的设计使得工件装卸比较方便，劳动强度较小。

附图说明

图1是本发明Y方向上的零件分布示意图。图中，206带表工件，211代表主动辊轮，212代表从动辊轮，213代表丝杠，214代表伺服电机。

图2是本发明X方向上的零件分布示意图。图中，201代表床身，202代表感应器，203代表变压器浮动机构，204代表油槽，205代表顶紧机构，206代表工件。

图3是本发明Y方向浮动部分结构示意图。4代表第一拖板，5a、5b代表第一支撑板，6代表Y方向导轨，7a、7b代表Y方向弹簧挡板，8a、8b代表Y方向弹簧，9代表Y方向弹簧隔板，10代表第二拖板。

图4是本发明Z方向浮动部分结构示意图。11a、11b代表第二支撑板，12代表Z方向导轨，13a、13b代表Z方向弹簧挡板，14a、14b代表Z方向弹簧，15代表Z方向弹簧隔板，16代表第三拖板。

具体实施方式

实施例1：

对照图1-5，说明本实施例的实施过程。

卧式埋油数控感应淬火机床适用于Φ400～1200内直齿、单齿埋油淬火，该机采用卧式全封闭结构，外型美观，工作环境清洁，电控方式采用双轴数控，专用感应淬火软件，中文显示，内存较大。该机主要结构部件有：床身(201)、油槽(204)、防护罩、位于油槽内的柱形工件拖辊机构、以沿X方向和Z方向移动的感应器浮动机构(203)、顶紧机构(205)、感应器(202)、电控柜。

油槽采用板焊结构，焊后震动时效处理，内壁涂有防腐漆，由于该油槽是机床主体，所有部件都装在油槽内，因此油槽底板采用10mm厚板并焊有数道加强筋，保证油槽要有足够的强度，确保机床运动平稳。

防护罩采用2mm钢板焊接，外表采用电喷涂处理，防腐性能好，在操作位设有手动拉门，门上镶有有机玻璃观察窗，便于操作及观察淬火情况。电气控制柜设在罩子右边，便于操作。

拖辊机构包括：位于油槽内的Y方向丝杠(213)，所述Y方向丝杠对称地分布着两段旋转方向相反的，但是螺距相同的丝杠螺纹；

分别位于2段Y方向丝杠上的2个辊轮支架；

分别位于2个滚轮支架上的主动辊轮(211)和从动辊轮(212)；

位于油槽外，且与主动辊轮通过链条相连的伺服电机(214)；

位于油槽外，且与从动辊轮通过链条相连的旋转编码器(215)；

位于油槽外，且与Y方向丝杠功过链条相连的手轮。

拖辊机构工作原理：根据工件直径大小，手动调节手轮通过链轮链条付传动具有左右旋向的丝杠付，拖动分别装有主拖辊及付拖辊的滑板做相向(相背)运动，主从拖辊支点对工件的向心角范围90-120°，确保淬火点埋油深度一致，主动辊运动是由伺服电机经1∶30减速机传动链轮链条付拖动主动辊旋转，主动辊通过外圆摩擦工件外圆，工件外圆摩擦从动辊外圆，使从动辊旋转，从动辊经同步带轮驱动旋转编码器旋转，旋转编码器控制伺服电机工作，确保了分齿精度。

所述感应器拖动机构包括：与床身固定连接的X方向水平丝杠；位于X方向水平丝杠上且可以沿X方向水平丝杠水平运动的垂直立柱；位于垂直立柱上的Z方向丝杠，所述感应变压器位于Z方向丝杠上。在Z方向丝杠与感应变压器之间还包括一个感应变压器浮动机构；所述变压器浮动机构包括：

在Y方向上依次分布着：与Z方向丝杠固定连接的第一拖板(4)，与感应变压器固定连接的第三拖板(16)，位于第一拖板与第三拖板夹层中间的第二拖板(10)；

在所述第一拖板和第二拖板之间分布着：在第一拖板Y方向两端部的径向弹簧挡板(7a、7b)；与第二拖板固定连接Y方向两端的第一支撑板(5a、5b)；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第一支撑板中间位置的Y方向弹簧隔板(9)；贯穿第一支撑板和Y方向弹簧隔板的Y方向导轨(6)，Y方向导轨两端与第一支撑板固定连接；套在Y方向导轨上且位于Y方向弹簧挡板与Y方向弹簧隔板之间的Y方向弹簧(8a、8b)；

在所述第二拖板和第三拖板之间分布着：与第二拖板固定连接Z方向两端的第二支撑板(11a、11b)；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第二支撑板中间位置的Z方向弹簧隔板(15)；在第三拖板Z方向两端部的Z方向弹簧挡板(13a、13b)；贯穿第二支撑板和Z方向弹簧隔板的Z方向导轨(12)，Z方向导轨两端与第二支撑板固定连接；套在Z方向导轨上且位于Z方向弹簧挡板与Z方向弹簧隔板之间的Z方向弹簧(14a、14b)。

变压器浮动机构工作过程如下：

当感应器浮动定位块遇到齿在Y方向的变形时，首先带动第一拖板沿Y方向位移，第一拖板与第二拖板之间在Y方向上是柔性连接，第一拖板会随着浮动定位块在Y方向上移动，也即感应器随着浮动定位块在Y方向移动。第二定位块和第三定位块不动。

当感应器浮动定位块遇到齿在Z方向的变形时，首先带动第一拖板沿Z方向位移，第一拖板与第二拖板在Z方向上是刚性连接，会带动第二拖板沿Z方向移动，第二拖板与第三拖板在Z方向上是柔性连接，因此，第三拖板会原地不动。

因此，当浮动定位块遇到Y方向和Z方向的变形时，在第三拖板不动的情况下，它会自行带着感应器作相应的位移调整。从而确保了感应器与工件之间的间隙量控制。

感应器拖动机构顶部装有伺服电机，经同步带轮传动丝杠付拖动滑板及变压器做上下运动，此运动是用来调整感应器与工件的相对位置，最大调整距离为600mm。感应器拖动机构水平床身右端装有伺服电机，经丝杠付拖动立柱沿水平导轨运动(即感应器淬火速度)，确保淬火速度变化率＜5％，感应器最大运动距离为600mm。

浮动机构的Y方向浮动、Z方向浮动导轨均采用圆柱直线导轨，摩擦阻力小，跟踪灵敏；在Y方向和Z方向浮动距离分别为±5mm，感应器Y方向手动调整距离为±20mm。为确保感应器运动平稳，感应器定位与拖动机构之间不是刚性连接，在Y方向和Z方向上是柔性连接，感应器定位块对工件的压力＜2kg，此浮动机构是补偿机床及工件综合积累误差，确保与感应器定位块位置相固定的感应器与工件之间的间隙变化量＜0.1mm。

顶紧调节机构：

此机构是防止工件在淬火过程中轴向窜动。为减小工件旋转与压点的摩擦力，压点采用滚动轴承，压力大小由手轮控制。具体操作程序如下：

工件放在拖辊上确认无误后，人工操作手轮将工件压紧。确认工件端面与主付拖辊轴臂接触后，将手轮回转90°，确保压点与工件端面间隙δ＝0.2-0.5mm。这样既控制工件在淬火过程中轴向窜动，又不影响工件旋转运动。

机床主要技术参数：

感应器上下移动速度范围：5-50mm/s，感应器上下移动距离：600mm，感应器前后移动速度范围：1-20mm/s，感应器前后移动距离：600mm，感应器左右浮动距离：±5mm，感应器上下浮动距离：±5mm，感应器左右手动调整距离：±20mm，工件分齿线速度范围：5-50mm/s工件分齿精度Φ1000周边处＜0.5mm，靠模对工件的压力：＜2kg，零件最大重量：2000kg，零件内齿直径范围：400-1200mm，零件模数范围：7-16。

机床操作及自动程序过程

测量工件被支承外圆直径尺寸，将数值输入程序。将工件放在拖辊上，压紧保证压点与工件端面间隙δ＝0.2-0.5mm。手动分齿1-2齿。人工调整感应器与工件的相对位置，在调整时不得碰撞工件。手动将感应器置回原点，进油开始。在冷却水正常工作状态下，启动自动程序按钮。

自动程序过程：

感应器快进到位转慢进到位，感应器快降到位转慢降到位，加热开始计时(模数＜10时需启动背冷)；计时到，感应器工进到位，工进停，加热停，计时开始，计时到(如有背冷，背冷停)，感应器快升到位，感应器快退到位，分齿到位，第二齿开始淬火至全齿完，感应器回至原点。人工放油，卸下零件。

实施例2：

其它条件和参数与实施例1相同，不同之处在于：

所述变压器浮动机构包括：在所述第一拖板和第二拖板之间分布着：在第一拖板Z方向两端部的Z方向弹簧挡板；与第二拖板固定连接Z方向两端的第一支撑板；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第一支撑板中间位置的Z方向弹簧隔板；贯穿第一支撑板和Z方向弹簧隔板的Z方向导轨，Z方向导轨两端与第一支撑板固定连接；套在Z方向导轨上且位于Z方向弹簧挡板与Z方向弹簧隔板之间的Z方向弹簧；

在所述第二拖板和第三拖板之间分布着：与第二拖板固定连接Y方向两端的第二支撑板；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第二支撑板中间位置的Y方向弹簧隔板；在第三拖板Y方向两端部的Y方向弹簧挡板；贯穿第二支撑板和Y方向弹簧隔板的Y方向导轨，Y方向导轨两端与第二支撑板固定连接；套在Y方向导轨上且位于Y方向弹簧挡板与Y方向弹簧隔板之间的Y方向弹簧。

变压器浮动机构工作过程如下：

当感应器浮动定位块遇到齿在Y方向的变形时，首先带动第一拖板沿Y方向位移，第一拖板与第二拖板在Y方向上是刚性连接，会带动第二拖板沿Y方向移动，第二拖板与第三拖板在Y方向上是柔性连接，因此，第三拖板会原地不动。

当感应器浮动定位块遇到齿在Z方向的变形时，首先带动第一拖板沿Z方向位移，第一拖板与第二拖板之间在Z方向上是柔性连接，第一拖板会随着浮动定位块在Z方向上移动，也即感应器随着浮动定位块在Z方向移动。第二定位块和第三定位块不动。

因此，当浮动定位块遇到Y方向和Z方向的变形时，在第三拖板不动的情况下，它会自行带着感应器作相应的位移调整。从而确保了感应器与工件之间的间隙量控制。

Claims (7)

1.卧式埋油数控淬火机床，包括：床身、位于床身上面的油槽；定义：圆柱形工件轴线方向为X方向，与X方向垂直且位于水平面的方向为Y方向，垂直于X方向且垂直于Y方向的方向定义为Z方向；

其特征在于，还包括：

位于油槽内的柱形工件拖辊机构；可以沿X方向和垂Y方向移动的感应器拖动机构；

位于拖动机构上的感应变压器，所述感应变压器与油槽相隔离；

通过悬臂与感应变压器相连的感应器以及感应器浮动定位块。

2.根据权利要求1所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，所述感应器拖动机构包括：与床身固定连接的X方向水平丝杠；位于X方向水平丝杠上且可以沿X方向水平丝杠水平运动的垂直立柱；位于垂直立柱上的Z方向丝杠，所述感应变压器位于Z方向丝杠上。

3.根据权利要求2所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，在Z方向丝杠与感应变压器之间还包括一个感应变压器浮动机构；所述变压器浮动机构包括：

在Y方向上依次分布着：与Z方向丝杠固定连接的第一拖板4，与感应变压器固定连接的第三拖板16，位于第一拖板与第三拖板夹层中间的第二拖板10；

在所述第一拖板和第二拖板之间分布着：在第一拖板Y方向两端部的Y方向弹簧挡板7a、7b；与第二拖板固定连接Y方向两端的第一支撑板5a、5b；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第一支撑板中间位置的Y方向弹簧隔板9；贯穿第一支撑板和Y方向弹簧隔板的Y方向导轨6，Y方向导轨两端与第一支撑板固定连接；套在Y方向导轨上且位于Y方向弹簧挡板与Y方向弹簧隔板之间的Y方向弹簧8a、8b；

在所述第二拖板和第三拖板之间分布着：与第二拖板固定连接Z方向两端的第二支撑板11a、11b；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第二支撑板中间位置的Z方向弹簧隔板15；在第三拖板Z方向两端部的Z方向弹簧挡板13a、13b；贯穿第二支撑板和Z方向弹簧隔板的Z方向导轨12，Z方向导轨两端与第二支撑板固定连接；套在Z方向导轨上且位于Z方向弹簧挡板与Z方向弹簧隔板之间的Z方向弹簧14a、14b。

4.根据权利要求2所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，在Z方向丝杠与感应变压器之间还包括一个感应变压器浮动机构；所述变压器浮动机构包括：

在Y方向上依次分布着：与Z方向丝杠固定连接的第一拖板，与感应变压器固定连接的第三拖板，位于第一拖板与第三拖板夹层中间的第二拖板；

在所述第一拖板和第二拖板之间分布着：在第一拖板Z方向两端部的Z方向弹簧挡板；与第二拖板固定连接Z方向两端的第一支撑板；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第一支撑板中间位置的Z方向弹簧隔板；贯穿第一支撑板和Z方向弹簧隔板的Z方向导轨，Z方向导轨两端与第一支撑板固定连接；套在Z方向导轨上且位于Z方向弹簧挡板与Z方向弹簧隔板之间的Z方向弹簧。

在所述第二拖板和第三拖板之间分布着：与第二拖板固定连接Y方向两端的第二支撑板；与第二拖板固定连接且位于第二拖板上第二支撑板中间位置的Y方向弹簧隔板；在第三拖板Y方向两端部的Y方向弹簧挡板；贯穿第二支撑板和Y方向弹簧隔板的Y方向导轨，Y方向导轨两端与第二支撑板固定连接；套在Y方向导轨上且位于Y方向弹簧挡板与Y方向弹簧隔板之间的Y方向弹簧。

5.根据权利要求1至4任何一项所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，所述柱形工件拖辊机构包括：

位于油槽内的Y方向丝杠，所述Y方向丝杠对称地分布着两段旋转方向相反的，但是螺距相同的丝杠螺纹；

分别位于2段Y方向丝杠上的2个辊轮支架；

分别位于2个滚轮支架上的主动辊轮和从动辊轮；

位于油槽外，且与主动辊轮通过链条相连的伺服电机；

位于油槽外，且与从动辊轮通过链条相连的旋转编码器；

位于油槽外，且与Y方向丝杠功过链条相连的手轮。

6.根据权利要求5所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，所述主动辊轮或从动辊轮的一端存在一个周向凸缘，另一端存在一个工件轴向顶紧机构，顶紧机构和轴向凸缘将圆柱形工件在X方向固定。

7.根据权利要求6所述卧式埋油数控淬火机床，其特征在于，所述轴向顶紧机构包括：丝杠，位于丝杠一端的手轮，位于丝杠另一端的滚动轴承，手轮与滚动轴承间存在螺纹丝杠。

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