CN102071294A - 一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置 - Google Patents

Abstract

一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置，涉及一种金属零件表面热处理装置。设有插体、轴向推力轴承、活动顶尖、顶尖锁紧螺帽、止推弹簧、连接螺栓和拉伸液压缸；插体安装在拉伸液压缸的活塞杆上，插体的左向移动限位在轴向推力轴承的右端，在插体的内孔的内壁与轴向推力轴承和顶尖锁紧螺帽之间具有间隙，插体与淬火工件连接，活塞杆的活塞端卡入机床的三爪卡盘内并与顶尖相抵，活塞杆上设有联接螺纹和台阶，止推弹簧设在拉伸液压缸的活塞杆前端的沉孔中，活动顶尖顶住连接螺栓的端部；拉伸液压缸固定在机床的尾座上；在插体的端面中心设有通孔，通孔内安装支撑环。可防止细长活塞杆在中高频淬火加工过程中产生弯曲变形。

Description

一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置

技术领域

本发明涉及一种金属零件表面热处理装置，尤其是涉及一种防止细长活塞杆在中高频淬火时产生弯曲变形的装置。

背景技术

中高频淬火用于金属零件的表面热处理，淬火层深度一般约为2～4mm，这种工艺的好处在于可以将零件的表面淬硬，增加零件的耐磨性，而零件内部材料仍然保持原有的性能。工程机械中的液压缸的活塞杆经常要做伸出缩进运动，还要外载荷地承受剧烈冲击，这对液压缸的使用寿命是巨大的挑战。将活塞杆进行中高频淬火后其表面耐磨性大大增强，机械性能大幅度提升，这使得液压缸的返修几率大大降低。普通的淬火工艺是将活塞杆装夹在卧式机床上，加热线圈和冷却喷水管穿过工件，两端用顶尖顶住进行对心，线圈与工件之间的间隙需要尽可能小。若工件装夹后的轴心线与线圈的轴心线不一致，则将导致线圈轴向移动的时候碰到工件，并且淬火厚度不均匀，给后续的磨削工序增加了难度。中高频淬火机床通过两个顶尖定位，加热过程中工件急剧升温，必然会产生热胀效应，本来在装夹的时候就产生了较大的挤压力，加热膨胀后更使得两端不能伸长而将工件严重挤压，从而产生较大弯曲变形，这对于液压缸的活塞杆来说是绝对不允许的，严重的将影响液压缸的密封性能，或者运动时直接将活塞杆表面拉伤，使生产企业和使用者蒙受损失。常规的处理办法是中高频淬火后再将杆件进行校直，这将使加工工艺复杂化，同时浪费了人力物力，而且变形不一定能很好地消除。

中国专利CN1431337公开一种金属表面热处理方法：将具有一定压力的氨气以旋流的形式通入炉罐内；同时开始给炉子加热，随着炉温的上升，氮原子开始向钢件表面α-Fe晶格间隙中渗透；当温度达到所需保温温度410～620℃时，加入氧气，同时给炉罐施加一定压力，此时受热氧气起催化剂作用，使氮原子向钢件组织深部渗透，以达到提高金属表面组织的密度的固溶强化作用；经过15～20h的保温后，停电降温，关氧气；当炉温降至480～450℃，关氨气，工件出炉。该发明在把变形控制在极微小的前提下，达到了提高金属表面硬度与强度、耐磨、有韧性、耐腐蚀等综合性能，解决了热处理行业中目前普遍存在的变形、脆性、深度、防腐和环保等技术难题。

中国专利CN2279364公开一种金属表面热处理设备，尤其适用于瓦楞辊齿面激光表面处理设备，在一台经改装的万能磨床的可移动的砂轮架顶盖上的两条T型槽处，用螺钉、螺母固定着激光器，而在床头箱后部有与磨床主轴连在一起的分度系统，同时相应地配有数控系统控制激光器，分度系统工作及磨床工作台、砂轮架运动，完成工件的表面处理工作。其优点是经处理后齿面硬度高、硬化层深且成本低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可防止细长活塞杆在中高频淬火加工过程中产生弯曲变形的细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置。

本发明设有插体、轴向推力轴承、活动顶尖、顶尖锁紧螺帽、止推弹簧、连接螺栓和拉伸液压缸；插体安装在拉伸液压缸的活塞杆上，插体的左向移动限位在轴向推力轴承的右端，在插体的内孔的内壁与轴向推力轴承和顶尖锁紧螺帽之间具有间隙，插体与淬火工件连接，活塞杆的活塞端卡入机床的三爪卡盘内并与顶尖相抵，活塞杆上还设有用于锁紧顶尖锁紧螺帽的联接螺纹和用于对轴向推力轴承进行定位的台阶，止推弹簧设在拉伸液压缸的活塞杆前端的沉孔中，活动顶尖顶住连接螺栓的端部；拉伸液压缸固定在机床的尾座上，拉伸液压缸的活塞杆的轴线与机床主轴的轴线一致，拉伸液压缸的进出油口的压力受控制中心控制；在插体的端面中心设有通孔，通孔内安装支撑环。

所述通孔的内径大于活塞杆的直径、顶尖锁紧螺帽的外径和轴向推力轴承的外径。

所述插体与淬火工件连接，可采用插体与淬火工件之间通过插体和淬火工件的内孔中插入连接螺栓进行连接。

淬火加热装置的淬火加热线圈和喷水冷却机构设在淬火工件上，压力传感器也安装在淬火工件上。

拉伸液压缸的活塞杆通过机床的尾座固定其上，并且液压缸需要精确定位，其活塞杆的轴线与机床的主轴轴线一致。在淬火过程中拉伸液压缸保持对工件的拉力(至少不会因为工件受热而被压缩变形)，一定拉力的存在对淬火工件的弯曲变形具有阻碍作用。控制中心具有以下功能：根据淬火工件的直径，需要确定淬火的深度，工控机根据程序数据库中的经验数据控制液压缸的进油口压力，即液压缸活塞的拉力大小；其次还要控制淬火加热装置的加热功率和轴向移动速度。

拉伸液压缸的活塞杆前端需要车一个台阶，台阶端面给推力轴承轴向定位，台阶下来需要车联接螺纹，活塞杆的端面需要钻沉孔，作用是将浮动顶尖的止压弹簧放入其中，浮动顶尖的限位靠的是顶尖锁紧螺帽，同时这个螺帽也将推力轴承的另一端进行限位。在安装这些零件之前需要将插体预先装在拉伸活塞杆上，插体的左向移动限位在推力轴承的右端。拉紧状态下插体与活塞杆、推力轴承之间具有一定的间隙，同时与顶尖锁紧螺帽之间也具有一定的间隙，具有间隙的好处在于工件旋转时带动插体一起运动不会产生大的摩擦力，对拉伸液压缸的活塞杆具有保护作用，同时不会因为摩擦力太大而使得工件旋转产生较大阻力。插体与淬火工件之间通过其各自的内孔中插入连接螺栓进行连接。

由以上技术方案可知，本发明对传统的卧式淬火机床在细长杆件淬火时所造成的弯曲变形有了终结性的改变，淬火以后的工件不但省去了校直工艺，而且对后期的磨削加工创造了优良的条件，使磨削过程中余量均匀，不易产生磨削裂纹，为生产效率的提高创造了条件，同时也为杆件的机械性能提升了档次。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的插体结构组成示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1和2，本发明实施例设有机床28、尾座25、插体7、轴向推力轴承10、活动顶尖13、顶尖锁紧螺帽11、止推弹簧12、连接螺栓4和拉伸液压缸15；插体7安装在拉伸液压缸15的活塞杆8上，插体7的左向移动限位在轴向推力轴承10的右端，在插体7的内孔23的内壁与轴向推力轴承10和顶尖锁紧螺帽11之间具有间隙，插体7与淬火工件14连接，活塞杆8的活塞端3卡入机床的三爪卡盘1内并与顶尖2相抵，活塞杆8上还设有用于锁紧顶尖锁紧螺帽11的联接螺纹17和用于对轴向推力轴承10进行定位的台阶16，止推弹簧12设在拉伸液压缸15的活塞杆8前端的沉孔18中，活动顶尖13顶住连接螺栓4的端部6；拉伸液压缸15固定在机床28的尾座25上，拉伸液压缸15的活塞杆8的轴线与机床主轴26的轴线一致，拉伸液压缸15的进出油口30的压力受控制中心控制；在插体7的端面中心设有通孔21，通孔21内安装支撑环22。所述通孔21的内径大于活塞杆8的直径、顶尖锁紧螺帽11的外径和轴向推力轴承10的外径。所述插体7与淬火工件14连接，可采用插体7与淬火工件14之间通过插体7和淬火工件14的内孔5中插入连接螺栓4进行连接。

淬火加热装置的淬火加热线圈29和喷水冷却机构31设在淬火工件14上，压力传感器也安装在淬火工件14上。

所述装置各零部件的连接方式如下：拉伸液压缸15的活塞杆8穿过机床的尾座25安装在卧式车床的尾端，并且通过定位，拉伸活塞杆8的轴线需要与机床主轴轴线保持一至，拉伸液压缸15的活塞杆8前端需要车一个台阶16，台阶端面给推力轴承轴向定位，台阶16上需要车连接螺纹17，活塞杆8的端面需要钻沉孔18，作用是将浮动顶尖13的止推弹簧12放入其中，浮动顶尖13的限位靠的是顶尖锁紧螺帽11，同时这个螺帽也将推力轴承10的另一端进行限位。在安装这些零件之前需要将插体7预先装在拉伸活塞杆8上，插体7的左向移动限位在推力轴承10的右端。拉紧状态下插体7的中心孔21与活塞杆8之间具有一定的间隙，间隙之间通过支撑环22支撑，同时插体的内孔23的内壁与推力轴承10、顶尖锁紧螺帽11之间也具有一定的间隙，具有间隙的好处在于淬火工件14旋转时带动插体一起运动不会产生大的摩擦力，对拉伸液压缸15的活塞杆8具有保护作用，同时不会因为摩擦力太大而使得工件旋转产生较大阻力。插体7与淬火工件14之间通过其各自的内孔5中插入连接螺栓4进行连接。

整个机床装配好后，淬火工件14通过吊装设备升到一定高度后，将活塞杆的活塞端3卡入到机床的顶尖2中，再将机床的三爪卡盘1预夹紧，与此同时机床尾端的液压缸15做活塞杆8伸出运动，利用与之相配合的浮动顶尖13顶住淬火工件的球头端6，这样就对工件进行了定位，随后将机床的三爪卡盘1夹紧，夹紧力要达到一定的大小，接着将插体7拉到淬火活塞杆14的球头端6来，使其内孔与球头的内孔5对准，再将连接螺栓4插入其中，拧紧螺母。

最后就是启动控制中心的工控机的开始按钮，通过先前的设置，工控机让液压缸的油口30按要求进出油，并且通过压力传感器检测缸内油压，直至达到预设经验拉力，到这个过程完成，淬火工件14依然准确定位。拉力达到要求后，停止油缸进油，经过短暂延时，控制中心启动机床电机，使得主轴缓慢旋转，再开启淬火加热装置，按需要的功率加热，并按照淬火速度要求进给，走完一个行程淬火加工就完成了。淬火工件14淬火结束以后，首先将拉伸液压缸的活塞杆8做伸出运动，顶紧淬火工件14，此时，插体7对工件已经没有拉伸力存在，松开三爪卡盘1，接着将连接螺栓4卸下，把插体7的开方面扭转到向上的方向，最后用吊装设备将淬火工件14吊离淬火机床。

Claims (3)

1.一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置，其特征在于设有插体、轴向推力轴承、活动顶尖、顶尖锁紧螺帽、止推弹簧、连接螺栓和拉伸液压缸；插体安装在拉伸液压缸的活塞杆上，插体的左向移动限位在轴向推力轴承的右端，在插体的内孔的内壁与轴向推力轴承和顶尖锁紧螺帽之间具有间隙，插体与淬火工件连接，活塞杆的活塞端卡入机床的三爪卡盘内并与顶尖相抵，活塞杆上还设有用于锁紧顶尖锁紧螺帽的联接螺纹和用于对轴向推力轴承进行定位的台阶，止推弹簧设在拉伸液压缸的活塞杆前端的沉孔中，活动顶尖顶住连接螺栓的端部；拉伸液压缸固定在机床的尾座上，拉伸液压缸的活塞杆的轴线与机床主轴的轴线一致，拉伸液压缸的进出油口的压力受控制中心控制；在插体的端面中心设有通孔，通孔内安装支撑环。

2.如权利要求1所述的一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置，其特征在于所述通孔的内径大于活塞杆的直径、顶尖锁紧螺帽的外径和轴向推力轴承的外径。

3.如权利要求1所述的一种细长活塞杆中高频淬火防弯曲变形装置，其特征在于插体与淬火工件之间通过插体和淬火工件的内孔中插入连接螺栓进行连接。

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