CN102888497A - 数控高频淬火装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控高频淬火装置，其包括主床体、淬火定位机构、上料床体、下料床体、高频感应线圈、上、下料进给机构、上、下料夹紧机构、线圈调整机构以及冷却循环系统，所述淬火定位机构、线圈调整机构以及冷却循环系统对应的设在主床体上，所述高频感应线圈通过线圈调整机构设在主床体上，所述上料床体、下料床体分别对称设置在主床体两侧，所述上、下料进给机构分别设置在上料床体、下料床体上，所述上、下料夹紧机构分别设置在上、下料进给机构上。本发明数控高频淬火装置的结构简洁优化，占地面积小，可有效提高生产效率，能适应不同长度、大小的工件，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种淬火装置，特别涉及一种数控高频淬火装置。
背景技术
传统的导轨高频淬火装置主要用于长直导轨零件的淬火热处理，基本可以满足一般导轨零件的淬火热处理，主要结构有以下两种：第一、工件固定不动，感应线圈移动。其相对特点是工件固定不动，中高频感应线圈移动淬火，其感应线圈移动结构复杂，对机床强度要求高，且工件淬火长度受限于机床大小。第二、工件固定在拖板上左右移动，感应线圈固定不动。其相对特点是工件固定在拖板上，随拖板移动淬火，中高频感应线圈固定不动，其拖板移动结构简单，但行程长，且工件淬火长度受限于拖板及机床大小，一般占地面积较大。
随着近几年机床行业的迅速发展，直线导轨的市场需求越来越大，而且为提高机床精度，对于整根导轨的长度提出了更高的要求，上述两种传统的导轨高频淬火装置已经逐渐不能适应市场的需求了。
发明内容
本发明针对现有导轨高频淬火装置所存在的问题，而提供一种数控高频淬火装置，其克服现有导轨淬火装置的不足之处，且结构优化，可有效提高生产效率，能较大降低生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
数控高频淬火装置，该装置包括主床体、淬火定位机构、上料床体、下料床体、高频感应线圈、上、下料进给机构、上、下料夹紧机构、线圈调整机构以及冷却循环系统，所述淬火定位机构、线圈调整机构以及冷却循环系统对应的设在主床体上，所述高频感应线圈通过线圈调整机构设在主床体上，所述上料床体、下料床体分别对称设置在主床体两侧，所述上、下料进给机构分别设置在上料床体、下料床体上，所述上、下料夹紧机构分别设置在上、下料进给机构上。
在本发明的优选实例中，所述上、下料进给机构结构相同，其包括滚珠丝杠、直线导轨以及伺服电机，所述滚珠丝杠与伺服电机相接，所述直线导轨与滚珠丝杠对应设置。
进一步的，所述上、下料夹紧机构结构相同，为弹性自适应式夹紧机构，其包括浮动装置、夹紧气缸、夹紧压块、工件支撑滚轮，所述工件支撑滚轮用于对工件的移动进行上下定位；所述夹紧压块与工件支撑滚轮相配合对工件的上下料进行定位，所述夹紧气缸驱动夹紧压块的夹紧动作，所述浮动装置根据所夹工件的弯曲变形的情况来自动调整夹紧气缸和夹紧压块的夹紧位置，实现了对工件的弹性夹紧。
进一步的，所述线圈调整机构包括上下调整机构和前后调整机构，所述上下调整机构通过四根螺杆及螺帽连接高频感应线圈的底部，通过螺杆及螺帽之间的配合实现高频感应线圈上下位置的调整；所述前后调整机构与上下调整机构中连接并固定高频感应线圈的底板配合相接，通过驱动螺杆进行前后移动。
进一步的，所述淬火定位机构包括滚轮左右压紧机构、压紧调节螺钉、滚轮上下压紧机构，所述滚轮左右压紧机构与压紧调节螺钉设置在主床体上，滚轮上下压紧机构与滚轮左右压紧机构连接。
进一步的，所述冷却循环系统由主床体上的四周排水结构、冷却喷淋装置、感应线圈冷却水箱、感应线圈冷却水降温喷淋设备、淬火冷却水箱、淬火冷却水降温喷淋设备、冷却水空调限温设备相互配合组成。
再进一步的，所述冷却喷淋装置为圆形结构。
根据上述方案形成的本发明的结构优化又简洁，工艺性好，尤其是结构由传统的工件固定、感应线圈移动式以及工件随拖板移动、感应线圈固定式升级为感应线圈固定可调、工件自由移动式，且淬火加工对象可很长（理论是无限长），工件夹紧为自适应式，一台设备可对不同长度、大小的导轨进行淬火加工，是理想的提高生产效率、降低导轨生产成本的淬火设备。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中主床体的结构示意图；
图3为本发明中上、下料夹紧机构的结构示意图；
图4为本发明中淬火定位机构的结构示意图；
图5为本发明的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明提供的数控高频淬火装置包括主床体1、淬火定位机构11、上料床体2、下料床体3、高频感应线圈4、上料进给机构5、下料进给机构6、上料夹紧机构7、下料夹紧机构8、线圈调整机构9以及冷却循环系统10。
参见图2，主床体1为整个装置对工件进行高频淬火操作的主体，其上设置有淬火定位机构11、高频感应线圈4、线圈调整机构9以及冷却循环系统10。
高频感应线圈4是整个淬火系统高频IGBT高速晶体管电源中的一个重要组成部分，用于对工件进行高频感应淬火。
由图可知，高频感应线圈4由淬火变压器4-1、补偿电容4-2及淬火感应器4-3相互连接组成，并且固定在线圈调整机构9上，其中的淬火感应器4-3可做微量的上下调整。
在本发明的具体实例中，淬火变压器4-1采用1000KVa/1-50KHz轻型铁氧体淬火变压器，采用14×16的T2紫铜管和进口磁性材料制作，频率1-50KHZ。补偿电容4-2采用美国GE技术生产的体积小、重量轻，性能稳定的补偿电容，上接U/V铜排采用叠加方式，减少电感干扰，电容采用德国MA公司的连接方式，电容器每组内衬绝缘材料，松开电容器一个铜螺帽就脱开一组电容，调整、维修简便。淬火感应器4-3采用紫铜及耐高温材料制作，中间可通冷却水降温，导电性好、重量轻。
高频IGBT高速晶体管电源是采用频率扫描逆变控制方式进行频率跟踪调节，负载采用并联谐振回路。设备具有线路简单、控制精度高、操作方便、可靠性高等优点，它将50Hz的三相工频电流经整流、滤波、逆变为3-20KHz的超音频电流，输送至感应器，用于零件淬火。设备采用PLC控制，可与机床自动联机，具有手动和自动转换操作功能，自动控制加热时间回淬火冷却时间要求能完全满足机床数控系统指令，采用三通道可在工作过程中根据要求自动调整频率。
在本发明中高频IGBT高速晶体管电源安置在高频IGBT高速晶体管电源箱12中，其主要由以下几部分组成：进线，整流部分，平波电抗器，逆变部分，水冷部分，控制系统，操作系统，可编程控制器，保护系统，淬火变压器，补偿电容，淬火感应器。
线圈调整机构9固定安置在主床体1上，主要用于高频感应线圈4的位置调整。其主要包括上下调整机构9-1及前后调整机构9-2。
由图可知，上下调整机构9-1通过四根螺杆及螺帽连接高频感应线圈4的底部，通过螺杆及螺帽之间的配合实现高频感应线圈4上下位置的调整。
前后调整机构9-2与上下调整机构9-1中连接并固定高频感应线圈4的底板配合相接，通过驱动螺杆带动高频感应线圈4进行前后移动，从而实现调整高频感应线圈4前后的位置。
通过上下调整机构9-1及前后调整机构9-2的配合调整，可在淬火加工不同型号工件时对高频感应线圈4的位置进行微调，以调整淬火感应器4-3与工件之间的间隙，达到淬火的稳定性、可操作性及扩大对不同工件的适应性。
冷却循环系统10用于淬火加工装置在工作时的冷却环节，其工作性能好坏以及是否稳定将直接关系到淬火加工的成败。如图5所示，为保证冷却循环系统10的高性能和高可靠性，该冷却循环系统10由主床体1上的四周排水结构（图中未显示）、冷却喷淋装置10-1、感应线圈冷却水箱10-2、感应线圈冷却水降温喷淋设备10-3、淬火冷却水箱10-4、淬火冷却水降温喷淋设备10-5、冷却水空调限温设备10-6组成。
其中感应线圈冷却水箱10-2及感应线圈冷却水降温喷淋设备10-3主要是对高频IGBT高速晶体管电源箱12、高频感应线圈4在工作时产生的热量进行冷却散热，保证它们在工作时的稳定可靠。
主床体1上的四周排水结构、冷却喷淋装置10-1、淬火冷却水箱10-4、淬火冷却水降温喷淋设备10-5、冷却水空调限温设备10-6则是对淬火加工时的工件进行冷却。因持续加热，冷却水的温度会逐渐提高，渐渐影响淬火加工的质量，单靠淬火冷却水降温喷淋设备10-5在持续加工时间长时可能来不及冷却，故必须增加冷却水空调限温设备10-6对淬火冷却水的水温进行控制，以稳定淬火加工质量。
主床体1上的四周排水结构用于及时并快速的将喷洒的冷却水排出，该排水结构包括设置在主床体内部的排水槽，该排水槽根据需要设计成坡度，加快冷却水的流动与排出。排水槽的深度较深，使得淬火冷却水直接可以顺着台面流入排水通道进入主床体1后面的冷却设备中进行循环使用；同时较深的排水通道有效减少了冷却水四处乱流的现象及冷却水的损耗，降低了生产成本。
参见图2，本发明中的冷却喷淋装置10-1后面部分用螺钉固定在主床体1上，而前面部分则固定在前后调整机构9-2上。冷却喷淋装置10-1采用圆形结构，可调整冷却水喷射角度与前后高低位置，这样在进行工艺优化及工件试样时极其有利。
主床体1上的冷却循环系统可满足大工件淬火加工时的大流量冷却水的喷射、排出与循环，具有结构简单、经济实用的特点。
参见图4，淬火定位机构11包括滚轮左右压紧机构11-1、压紧调节螺钉11-2、滚轮上下压紧机构11-3。
其中，滚轮左右压紧机构11-1安装在主床体1上，用于从工件的左右两侧压紧工件。为便于调节及保持基准不变，滚轮左右压紧机构11-1采用一端固定、另一端可调整的结构。
压紧调节螺钉11-2与滚轮左右压紧机构11-1配合相接，用于调节滚轮左右压紧机构11-1的开口大小。
滚轮上下压紧机构11-3安置在主床体1上，与滚轮左右压紧机构11-1相配合，实现从工件的上下两侧压紧工件。为便于调节及保持基准不变，滚轮上下压紧机构11-3也采用一端固定、另一端可调整的结构。
通过上述方案形成的淬火定位机构11能够对淬火工件的变形起到一定的抑制作用，配合线圈调整机构9可保持各不同大小规格的工件淬火加工基准不变，有利于工件尺寸与精度的稳定。其具体的使用过程如下：
首先，根据工件大小，通过压紧调节螺钉11-2调整滚轮左右压紧机构11-1的开口大小，以及滚轮上下压紧机构11-3的位置。因主床体1上的滚轮左右压紧机构11-1及滚轮上下压紧机构11-3的后基准和下基准在装配机床时实现与上料夹紧机构7、下料夹紧机构8中基准调整至一致。
然后，将工件推入淬火感应器4-3中，依据相距的间隙，通过线圈调整机构9的上下调整机构9-1调整线圈的上下位置，通过前后调整机构9-2调整线圈的前后位置及距离工件的间隙。这样就可对工件的淬火位置进行精确定位，且基本上同一种工件只需调整一次即可。上料床体2用于将待淬火操作的工件送入主床体1中进行淬火操作。为此，上料床体2设置在淬火操作流程方向上的上方，如图1所示，本发明设置在主床体1左侧，同时在上料床体2上设置有上料进给机构5和上料夹紧机构7。其中，上料夹紧机构7用于夹紧相应的工件，而上料进给机构5用于推动夹紧工件的上料夹紧机构7，两者配合实现工件淬火过程中的自动进给。
上料进给机构5包括滚珠丝杠5-1、直线导轨5-2以及伺服电机5-3。
滚珠丝杠5-1与上料夹紧机构7相接，用于驱动上料夹紧机构7沿直线导轨5-2移动，其沿上料床体2设置，并与直线导轨5-2以及伺服电机5-3相配合。
直线导轨5-2用于支撑和引导上料夹紧机构7的移动，其沿上料床体2设置。
伺服电机5-3用于精确控制滚珠丝杠5-1的转动，从而能够精确控制上料夹紧机构7的移动速度。
为了能够实现上料夹紧机构7带动工件的稳定移动，本发明中采用两个直线导轨5-2平行设置，将滚珠丝杠5-1设置在两个平行直线导轨5-2的中间。
为便于工件的上料，本发明还在上料床体2上设置有侧面定位轮13和工件支撑滚轮14，侧面定位轮13和工件支撑滚轮14与安置在平行直线导轨5-2上的上料夹紧机构7相配合，其中工件支撑滚轮14设置在上料床体2上，其高度与固定在主床体1上的滚轮上下压紧机构11-3中的下端支撑滚轮高度一致，以保证淬火工件下基准不变。而侧面定位轮13设置在上料床体2的一端，左右位置与伺服电机5-3相对应，其前后位置与固定在主床体1上的滚轮左右压紧机构11-1中的后端支撑滚轮前后位置一致，以保证淬火工件后基准不变。。
采用该结构的进给机构具有三大优点：第一、可自由调节工件淬火速度，提高工作效率；第二、可自由设定参数，便于工件试样及调整；第三、淬火加工对象可很长（理论是无限长），不同与传统设备受限于结构只能淬火加工一定长度的工件。
参见图3，上料夹紧机构7用于夹紧工件，其为弹性自适应式，可随工件的弯曲变形自主定位夹紧，有效减少因工件变形导致的阻力过大致使工件无法正常上下料的现象。该机构具体包括浮动装置7-1、夹紧气缸7-2、夹紧压块7-3、工件支撑滚轮7-4。
其中工件支撑滚轮7-4用于对工件的夹紧进行上下定位；夹紧压块7-3与工件支撑滚轮7-4相配合，用于对工件进行夹紧，夹紧气缸7-2用于驱动夹紧压块7-3的夹紧动作；浮动装置7-1为一自动调整结构，能够根据所夹工件的弯曲变形的情况来自动调整夹紧压块7-3的夹紧位置，不会因工件变形导致的错位而出现无法夹到或夹不住的现象，实现了对工件的弹性夹紧，可有效减少因工件变形导致的上下料故障的发生率。
下料床体3用于将经过主床体1淬火后的工件自动下料。为此下料床体3设置在淬火操作流程方向上的下方，如图1所示，本发明设置在主床体1的右侧，并与上料床体2相对应。同时在下料床体3上设置有下料进给机构6和下料夹紧机构8。
在本发明中下料床体3的结构与上料床体2结构相同，其上的下料进给机构6与下料夹紧机构8与上料床体2上的上料进给机构5和上料夹紧机构7结构相同，只是对称布置，此处不加以赘述。
根据上述方案形成的数控高频淬火装置对工件15进行高频淬火的过程如下（参见图5）：
首先根据工件大小，调整好高频感应线圈4、冷却喷淋装置10-1、滚轮左右压紧机构11-1及滚轮上下压紧机构11-3的位置。
然后电源通电，打开冷却系统中感应线圈冷却水箱10-2、感应线圈冷却水降温喷淋设备10-3、淬火冷却水箱10-4、淬火冷却水降温喷淋设备10-5、冷却水空调限温设备10-6的开关，启动整个冷却系统。再打开IGBT高速晶体管电源箱12及机床操作箱16的开关，依据工件大小及淬火要求调整好IGBT高速晶体管电源箱上的电压、电流及频率。
如图5所示，左边为上料位，右边为下料位，先将工件搁在左边工件支撑滚轮14上，后端靠住侧面定位轮13，再推到图1上的位置（尽量接近淬火感应器4-3以减少空行程）。先打开IGBT高速晶体管电源箱上的高频淬火控制开关，然后在机床操作箱16上按下“自动”工作按钮，此时，左边上料夹紧机构7中的夹紧气缸7-2做动夹住工件，左边上料进给机构5中的伺服电机5-3启动，通过左边滚珠丝杠5-1带动左边上料夹紧机构7及工件15一起向右移动。
同时，冷却喷淋10-1开始喷射冷却水对工件进行冷却，淬火开始。左边上料夹紧机构7一直夹住工件通过淬火感应器4-3进行淬火，直到如图5所示上下料接力位置处17。此时左边上料夹紧机构7中的夹紧气缸7-2做动放开工件，于此同时，右边的下料夹紧机构8中的夹紧气缸做动夹住工件，右边下料进给机构6中的伺服电机启动，通过右边滚珠丝杠带动右边的下料夹紧机构8及工件一起向右移动，淬火继续（实现无缝衔接）。
右边的下料夹紧机构8夹紧的同时，左边的上料夹紧机构7向左移动回到初始上料的位置待命。
如图5所示，在右边的下料夹紧机构8将工件带出淬火感应器4-3后，在机床操作箱16上按下“停止”工作按钮，将工件抽出，淬火结束。
此过程中通过左右两边上下料夹紧机构实现工件的无缝衔接，有效的保证淬火质量。
本淬火装置不同与传统设备受限于结构只能淬火加工一定长度的工件，通过左右两边上下料机构的接力，可不停地将工件向右移动通过淬火感应器4-3，加工工件可很长（理论是无限长）。
由上述实例可知，本发明数控高频淬火装置把在导轨淬火加工过程中可能碰到的问题都给予了解决措施，减低了故障的发生情况，而且各参数与结构可调，十分便于在换型号时的工件试样及工艺优化，另外还能适应加工不同大小规格及任意长度的工件，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.数控高频淬火装置，其特征在于，所述装置包括主床体、淬火定位机构、上料床体、下料床体、高频感应线圈、上、下料进给机构、上、下料夹紧机构、线圈调整机构以及冷却循环系统，所述淬火定位机构、线圈调整机构以及冷却循环系统对应的设在主床体上，所述高频感应线圈通过线圈调整机构设在主床体上，所述上料床体、下料床体分别对称设置在主床体两侧，所述上、下料进给机构分别设置在上料床体、下料床体上，所述上、下料夹紧机构分别设置在上、下料进给机构上。
2.根据权利要求1所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述上、下料进给机构结构相同，其包括滚珠丝杠、直线导轨以及伺服电机，所述滚珠丝杠与伺服电机相接，所述直线导轨与滚珠丝杠对应设置。
3.根据权利要求1所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述上、下料夹紧机构结构相同，为弹性自适应式夹紧机构，其包括浮动装置、夹紧气缸、夹紧压块、工件支撑滚轮，所述工件支撑滚轮用于对工件的移动进行上下定位；所述夹紧压块与工件支撑滚轮相配合对工件的上下料进行定位，所述夹紧气缸驱动夹紧压块的夹紧动作，所述浮动装置根据所夹工件的弯曲变形的情况来自动调整夹紧气缸和夹紧压块的夹紧位置，实现了对工件的弹性夹紧。
4.根据权利要求1所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述线圈调整机构包括上下调整机构和前后调整机构，所述上下调整机构通过四根螺杆及螺帽连接高频感应线圈的底部，通过螺杆及螺帽之间的配合实现高频感应线圈上下位置的调整；所述前后调整机构与上下调整机构中连接并调节高频感应线圈的螺杆配合相接，通过驱动螺杆进行前后移动。
5.根据权利要求1所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述淬火定位机构包括滚轮左右压紧机构、压紧调节螺钉、滚轮上下压紧机构，所述滚轮左右压紧机构与压紧调节螺钉设置在主床体上，滚轮上下压紧机构与滚轮左右压紧机构连接。
6.根据权利要求1所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述冷却循环系统由主床体上的四周排水结构、冷却喷淋装置、感应线圈冷却水箱、感应线圈冷却水降温喷淋设备、淬火冷却水箱、淬火冷却水降温喷淋设备、冷却水空调限温设备相互配合组成。
7.根据权利要求6所述的数控高频淬火装置，其特征在于，所述冷却喷淋装置为圆形结构。
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