CN102719631A

CN102719631A - 一种可同时高频淬火回火数控机床

Info

Publication number: CN102719631A
Application number: CN2012101938532A
Authority: CN
Inventors: 李勇怀; 刘晋; 李涛; 张兵胜; 田蔚; 任茜; 吴非; 李秀峰; 陈先红
Original assignee: HUAIHAI INDUSTRIAL GROUP Co Ltd
Current assignee: HUAIHAI INDUSTRIAL GROUP Co Ltd
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN102719631B

Abstract

本发明一种可同时高频淬火回火数控机床，属于金属零件表面局部感应热处理技术领域，主要目的是解决一次装夹工件同时进行淬火回火且在复杂零件上可实现多段变功变速，通过编程可满足多品种、小零件的批量淬火处理的问题，主要包括安装有数控机床垂直运动的Z轴滑台上的类“8”字双匝双位淬火感应圈和回火感应圈和八工位回转工件夹具盘分度旋转机构，一次装夹八个工件，连续进行热处理，两个工序在一台机床上自动完成，减少了重复上下工件的工序，降低了劳动强度，可实现成批工件的连续淬火回火热处理生产，提高了生产效率。

Description

一种可同时高频淬火回火数控机床

技术领域

本发明属于金属零件表面局部感应热处理技术领域，主要涉及的是一种可同时高频淬火回火数控机床。

背景技术

随着我国汽车制造业的不断发展，一些影响整机性能的轴类零件的制造工艺要求越来越高，尤其是对一些要求耐磨性较高的精密轴类零件，其淬火硬化层的质量对零件的机械性能和使用寿命更有着重要的影响；有的零件要求严格控制过渡区梯度，不许有淬硬层，确保基体组织状态。为了确保这类零件的淬火质量和提高淬火效率，迫切希望一种结构紧凑，动作灵活，功能完善，质量可靠的专业淬火机床。而目前的高频淬火机床，大多数只能对工件进行单一的高频感应局部淬火热处理，淬火后的工件需另行安排工序进行回火热处理，少数国外进口高频淬火机床虽然具有高频淬火回火功能，但只能对简单轴表面，利用圆环感应圈进行高频淬火回火热处理，对于具有复杂轴表面，特别是对于具有精密窄沟槽，需同时分段连续高频淬火回火，则无能为力，只能分工序或频繁更换不同尺寸开口的圆环感应圈分别进行高频淬火回火。这些分步进行分别淬火回火热处理的方法，效率低，劳动强度大，质量不宜控制。另外，由于轴径不同，使用不同孔径的感应圈，频繁换装不同的感应圈，费时费工。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可同时高频淬火回火的数控机床，满足一些具有较大的直径差，且带有环形窄沟槽的复杂轴体工件的表面感应热处理工作需要，克服现有通用立式淬火机床，单机单件，对复杂轴体工件不同轴径部位，不同表面淬火要求，分步进行分别淬火热处理，且对不同直径的轴径要反复更换不同开口尺寸的加热感应圈，效率低，劳动强度大，质量不宜控制的缺陷。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是：

一种可同时高频淬火回火数控机床，包括电路部分与机械部分，所述电路部分包括:数控系统控制模块、淬火回火系统控制模块、机床控制接线端、淬火感应圈控制接线端、回火感应圈控制接线端、导线束；所述机械部分包括：机床主体、辅机柜、数控操作台和八工位回转工件夹具盘分度旋转机构；所述辅机柜为三层结构，上层内置有淬火高频电源和回火高频电源，中层内置淬火液循环泵和冷却水循环泵，下层内置淬火液箱和冷却水箱；所述数控操作台内配置三轴数控系统及屏幕显示器；其特征是：数控机床垂直运动的Z轴滑台上固连着高频发生器固定台架，双匝双位淬火感应圈与安装在高频发生器固定台架上一侧的淬火高频发生器及淬火液循环泵通过淬火感应圈快换接头连接，所述高频发生器固定台架位于垂直运动机构底部两侧，而垂直运动机构位于水平工作台的后上方；双匝双位回火感应圈与安装在高频发生器固定台架上另一侧的回火高频发生器及冷却水循环泵通过回火感应圈快换接头连接；

所述双匝双位淬火感应圈为板状结构，板内设有矩形截面的淬火液流道和淬火感应圈冷却水流道，板状感应圈中部设有类“8”字孔的有效感应加热工作区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两边各有一个不同孔径的感应加热工作区，类“8”字大孔径淬火感应区下缘内棱向内收缩成淬火感应圈内匝斜面，该斜面上均布多个淬火感应圈斜面喷液孔，类“8”字小孔径淬火感应区设有淬火感应圈内匝倾斜喷液孔，类“8”字孔有效感应加热区的淬火液流道相连通，淬火感应圈内匝和淬火感应圈外匝上的冷却水流道通过淬火感应圈旁路支管相连通；所述双匝双位淬火感应圈为径向双匝叠加，匝间设有淬火感应圈绝缘体；

所述双匝双位回火感应圈为板状结构，板内设有矩形截面的回火感应圈冷却水道，板状感应圈中部设有类“8”字孔有效感应加热区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两侧分别为类“8”字较小孔径回火工作区和类“8”字较大孔径回火工作区，类“8”字孔回火有效感应加热区的冷却水流道相连通，回火感应圈内匝和回火感应圈外匝上的冷却水流道通过回火感应圈旁路支管相连通；回火感应圈内外匝之间设置有回火感应圈绝缘体；

所述八工位回转工件夹具盘分度旋转机构包括安装在水平工作台上的轴承支座系统、淬火回火工作位工件旋转机构和回转盘，其中：回转盘上圆周均布装有高精密滚动轴承的八支工件定位转轴，每支工件定位转轴伸出回转盘下面部分装有转轴细齿橡胶轮，每支工件定位转轴伸出回转盘上面部分装有多瓣内涨式夹头或爪式夹头，其中：每支工件定位转轴细齿橡胶轮与直流调速电机输出轴上的主动细齿橡胶轮啮合；所述直流调速电机安装在位于回转盘下方的水平工作台上的电机支架上；在回转盘之下安装有防水隔板，回转盘和防水隔板之间垫有橡胶垫；齿形带传动系统、轴承支座系统和淬火回火工作位工件旋转机构位于防水隔板之下，集液槽罩沿防水隔板周边围绕一圈，在防水隔板的一角开有积液回收孔道，该孔道与集液槽连通。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明采用智能控制模块，在复杂零件上可实现多段变功变速，通过编程可满足多品种、小零件的批量淬火处理；

2、本发明采用的类“8”字孔双位加热感应圈技术，通过在有沟槽阶梯轴的横截面积变化处自动调节高频感应电源的输出频率、感应器的加热功率、感应器移动速度、特定位置加热停留时间及喷淋参数的合理选择和控制，对有沟槽阶梯轴进行分段连续扫描感应热处理，保证了沟槽底部、阶梯轴径部以及它们交界过渡位置的淬硬层深度和硬度设计要求；

3、在本发明中，大功率电源用于淬火，然后用较低功率回火，两个工序在一台机床上自动完成，减少了重复上下工件的工序，降低了劳动强度，可实现成批工件的连续淬火回火热处理生产，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明结构主视图；

图2为本发明结构侧视图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明双匝双位淬火感应圈；

图5为本发明双匝双位淬火感应圈A-A面剖视图；

图6为本发明的双匝双位回火感应圈；

图7为本发明的双匝双位回火感应圈B-B面剖视图。

图中：1-机床主体；2-水平工作台；3-交流伺服电机；4-齿形带传动系统；5-集液槽罩；6-防水隔板；7-橡胶垫；8-八工位回转工件夹具盘分度旋转机构；9-高频发生器固定台架；10-回火高频发生器；11-双匝双位回火感应圈；12-垂直运动机构；13-Z轴滑台；14—淬火高频发生器；15—双匝双位淬火感应圈；16—工件定位转轴；17—回转盘；18—钢球预定位装置；19—轴承支座系统；20—淬火回火工作位工件旋转机构；23—主动细齿橡胶轮；24—转轴细齿橡胶轮；25—直流调速电机；26—电机支架；28—积水回收孔道；29—回火感应圈快换接头；30—回火工位；31—淬火工位；32—淬火感应圈快换接头；33—淬火感应圈冷却水入口；34—淬火感应圈冷却水出口；35—淬火液入口管；36—淬火感应圈旁路支管；37—类“8”字大孔径淬火感应区；38—类“8”字小孔径淬火感应区；39—淬火感应圈外匝；40—淬火感应圈内匝；41—淬火感应圈绝缘体；42—淬火液流道；43—淬火感应圈冷却水流道；44—淬火感应圈斜面喷水孔；45—淬火感应圈内匝斜面；46—淬火感应圈内匝倾斜喷液孔；47—回火感应圈冷却水入口；48—回火感应圈冷却水出口；49—回火感应圈旁路支管；50—回火感应圈内匝；51—回火感应圈外匝；52—类“8”字较小孔径回火工作区；53—类“8”字较大孔径回火工作区；54—回火感应圈绝缘体；55—回火感应圈冷却水道。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种可同时高频淬火回火数控机床，包括电路部分与机械部分，所述电路部分包括:数控系统控制模块、淬火回火系统控制模块、机床控制接线端、淬火感应圈控制接线端、回火感应圈控制接线端、导线束；所述机械部分包括：机床主体1、辅机柜、数控操作台和八工位回转工件夹具盘分度旋转机构8；所述辅机柜为三层结构，上层内置有淬火高频电源和回火高频电源，中层内置淬火液循环泵和冷却水循环泵，下层内置淬火液箱和冷却水箱；所述数控操作台内配置三轴数控系统及屏幕显示器；数控机床垂直运动的Z轴滑台13上固连着高频发生器固定台架9，如图3所示，双匝双位淬火感应圈15与安装在高频发生器固定台架9上一侧的淬火高频发生器14及淬火液循环泵通过淬火感应圈快换接头32连接，所述高频发生器固定台架9位于垂直运动机构12底部两侧，而垂直运动机构12位于水平工作台2的后上方；双匝双位回火感应圈11与安装在高频发生器固定台架9上另一侧的回火高频发生器10及冷却水循环泵通过回火感应圈快换接头29连接；

如图4和图5所示，所述双匝双位淬火感应圈15为板状结构，板内设有矩形截面的淬火液流道42和淬火感应圈冷却水流道43，板状感应圈中部设有类“8”字孔的有效感应加热工作区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两边各有一个不同孔径的感应加热工作区，类“8”字大孔径淬火感应区37下缘内棱向内收缩成淬火感应圈内匝斜面45，该斜面上均布多个淬火感应圈斜面喷液孔44，类“8”字小孔径淬火感应区38设有淬火感应圈内匝倾斜喷液孔46，类“8”字孔有效感应加热区的淬火液流道相连通，淬火感应圈内匝40和淬火感应圈外匝39上的冷却水流道通过淬火感应圈旁路支管36相连通；所述双匝双位淬火感应圈15为径向双匝叠加，匝间设有淬火感应圈绝缘体41；

如图6和图7所示，所述双匝双位回火感应圈11为板状结构，板内设有矩形截面的回火感应圈冷却水道55，板状感应圈中部设有类“8”字孔有效感应加热区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两侧分别为类“8”字较小孔径回火工作区52和类“8”字较大孔径回火工作区53，类“8”字孔回火有效感应加热区的冷却水流道相连通，回火感应圈内匝50和回火感应圈外匝51上的冷却水流道通过回火感应圈旁路支管49相连通；回火感应圈内外匝之间设置有回火感应圈绝缘体54；

如图1、图2和图3所示，所述八工位回转工件夹具盘分度旋转机构8包括安装在水平工作台2上的轴承支座系统19、淬火回火工作位工件旋转机构20和回转盘17，其中：回转盘17上圆周均布装有高精密滚动轴承的八支工件定位转轴16，每支工件定位转轴16伸出回转盘17下面部分装有转轴细齿橡胶轮24，每支工件定位转轴16伸出回转盘17上面部分装有多瓣内涨式夹头或爪式夹头，其中：每支工件定位转轴细齿橡胶轮24与直流调速电机25输出轴上的主动细齿橡胶轮23啮合；所述直流调速电机25安装在位于回转盘17下方的水平工作台上的电机支架26上；在回转盘17之下安装有防水隔板6，回转盘17和防水隔板6之间垫有橡胶垫7；齿形带传动系统4、轴承支座系统19和淬火回火工作位工件旋转机构20位于防水隔板6之下，集液槽罩5沿防水隔板6周边围绕一圈，在防水隔板6的一角开有积液回收孔道28，该孔道28与集液槽连通。

使用方法及工作原理：

本发明一种可同时高频淬火回火的数控机床工作过程是：手工将工件逐一插入工件定位转轴16上，操作系统发出指令，回转盘17转动45°，钢球预定位装置18使工件准确到达淬火工位31，此时，直流调速电机25旋转使进入淬火工位31的装在工件定位转轴16上的工件开始旋转，交流伺服电机3开始工作，双匝双位淬火感应圈15先由工件上面快速向下移动，到达目标位置，按照数控指令逐步分段向上运行、加热、延时，淬火液由淬火液入口管35进入淬火液流道，经淬火感应圈内匝斜面45向工件喷淬火液，淬火液流入集液槽中，由淬火液循环泵抽回积液箱经过滤后再次送入淬火感应圈的淬火流道之中。

冷却水通过淬火感应圈冷却水入口33经淬火感应圈外匝39，淬火感应圈内匝40，最终由淬火感应圈冷却水出口34流出，并由冷却水循环泵抽回冷却水箱，经过滤后再次送入冷却水流道中；接下来回转盘转位使之进入回火工位30，此时，直流调速电机25旋转使进入回火工位30的装在工件定位转轴16上的工件开始旋转，通过指令切换，双匝双位回火感应圈11与淬火工位31的双匝双位淬火感应圈15同步分段向上运行、加热；冷却水由回火感应圈冷却水入口47流入，由回火感应圈冷却水出口48流出；此时淬火工位31的双匝双位淬火感应圈15将对下一个工件同时进行淬火，回火完成，回转盘17转位使之进入上下料位置，人工取下已热处理工件同时装上待热处理工件，由此循环完成成批工件的连续性淬火、回火热处理生产。

Claims

1.一种可同时高频淬火回火数控机床，包括电路部分与机械部分，所述电路部分包括:数控系统控制模块、淬火回火系统控制模块、车床控制接线端、淬火感应圈控制接线端、回火感应圈控制接线端、导线束；所述机械部分包括：机床主体（1）、辅机柜、数控操作台和八工位回转工件夹具盘分度旋转机构（8）；所述辅机柜为三层结构，上层内置有淬火高频电源和回火高频电源，中层内置淬火液循环泵和冷却水循环泵，下层内置淬火液箱和冷却水箱；所述数控操作台内配置三轴数控系统及屏幕显示器；其特征是：数控机床垂直运动的Z轴滑台（13）上固连着高频发生器固定台架（9），双匝双位淬火感应圈（15）与安装在高频发生器固定台架（9）上一侧的淬火高频发生器（14）及淬火液循环泵通过淬火感应圈快换接头（32）连接，所述高频发生器固定台架（9）位于垂直运动机构（12）底部两侧，而垂直运动机构（12）位于水平工作台（2）的后上方；双匝双位回火感应圈（11）与安装在高频发生器固定台架（9）上另一侧的回火高频发生器（10）及冷却水循环泵通过回火感应圈快换接头（29）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可同时高频淬火回火数控机床，其特征是：所述双匝双位淬火感应圈（15）为板状结构，板内设有矩形截面的淬火液流道（42）和淬火感应圈冷却水流道（43），板状感应圈中部设有类“8”字孔的有效感应加热工作区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两边各有一个不同孔径的感应加热工作区，类“8”字大孔径淬火感应区（37）下缘内棱向内收缩成淬火感应圈内匝斜面（45），该斜面上均布多个淬火感应圈斜面喷液孔（44），类“8”字小孔径淬火感应区（38）设有淬火感应圈内匝倾斜喷液孔（46），类“8”字孔有效感应加热区的淬火液流道相连通，淬火感应圈内匝（40）和淬火感应圈外匝（39）上的冷却水流道通过淬火感应圈旁路支管（36）相连通；所述双匝双位淬火感应圈（15）为径向双匝叠加，匝间设有淬火感应圈绝缘体（41）；

所述双匝双位回火感应圈（11）为板状结构，板内设有矩形截面的回火感应圈冷却水道55，板状感应圈中部设有类“8”字孔有效感应加热区，类“8”字孔中腰处开通，中腰两侧分别为类“8”字较小孔径回火工作区（52）和类“8”字较大孔径回火工作区（53），类“8”字孔回火有效感应加热区的冷却水流道相连通，回火感应圈内匝（50）和回火感应圈外匝（51）上的冷却水流道通过回火感应圈旁路支管（49）相连通；回火感应圈内外匝之间设置有回火感应圈绝缘体（54）。

3.根据权利要求1所述的一种可同时高频淬火回火数控机床，其特征是：所述八工位回转工件夹具盘分度旋转机构（8）包括安装在水平工作台上的轴承支座系统（19）、淬火回火工作位工件旋转机构（20）和回转盘（17），其中：回转盘（17）上圆周均布装有高精密滚动轴承的八支工件定位转轴（16），每支工件定位转轴（16）伸出回转盘（17）下面部分装有转轴细齿橡胶轮（24），每支工件定位转轴（16）伸出回转盘（17）上面部分装有多瓣内涨式夹头或爪式夹头，其中：每支工件定位转轴细齿橡胶轮（24）与直流调速电机输出轴上的主动细齿橡胶轮（23）啮合；所述直流调速电机（25）安装在位于回转盘（17）下方的水平工作台上的电机支架（26）上；在回转盘（17）之下安装有防水隔板（6），回转盘（17）和防水隔板（6）之间垫有橡胶垫（7）；齿形带传动系统（4）、轴承支座系统（19）和淬火回火工作位工件旋转机构（20）位于防水隔板（6）之下，集液槽罩（5）沿防水隔板（6）周边围绕一圈，在防水隔板（6）的较低一角处开有积液回收孔道（28），该孔道与集液槽连通。