CN104673986B - 中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，由安装架、工件升降部件、工件升降导向部件、浸液池、工件旋转驱动部件、工件定位工装、喷水圈、工件浸液部件等组成。所述负载升降横移部件由龙门立柱、横梁、横梁上平移驱动部件、升降立柱、负载升降传动部件、配重部件、横移方箱、感应线圈一的匹配电容、感应线圈二的电容、负载前后调整滑台部件、感应线圈一部件、淬火齿轮工件、固定架、感应线圈二部件等构成。机床能使得感应线圈一、二在X轴方向和Y方向上运动。所述双频感应电源是中频电源和超音频电源顺序进行感应预热和加热，以满足大型齿轮整体感应预热和感应加热及淬火的实际需要。

Description

中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床

技术领域

本发明专利属于中大模数齿轮加工感应淬火设备技术领域，具体涉及一种齿轮用龙门式双频感应自动淬火机床。

背景技术

随着国家重型工业制造业的振兴，高铁轨道交通各类重型机械设备的制造力度加大，由于此类机械设备的零件一般都比较大，品种繁多、且很多零件都需要做感应热处理淬火，如齿轮、轴类、齿圈等。为此，生产厂家必需配备能满足零件感应热处理的专用化淬火设备。以高铁动车组齿轮为研究对象，为提高轨道交通齿轮的核心竞争力，需针对中模数为5～8大型齿轮和齿圈进行双频感应淬火工艺装备技术的研发，以达到降低轨道交通齿轮生产的成本和提高生产效率的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术装备的不足之处，提供一种结构合理、成本低廉的齿轮预热和加热淬火的双频感应器及其感应电源，提高淬火后齿轮的耐磨性、耐疲劳强度、耐腐蚀性及齿顶承受强度，进而提高齿轮的质量，延长其使用寿命。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种齿轮中频感应器和一种超音频淬火感应器，将两者组合共用，并开发一种具有双频感应电源的龙门式自动淬火机床，以满足大型齿轮零件的整体感应预热和感应加热及淬火的实际需求。

针对高铁动车组从动传动齿轮的整体仿形淬火要求，本发明的感应加热电源采用中频电源进行感应预热和超音频电源方式进行感应加热。首先由一台ZTTP600KW/2～6KHZ晶体管中频电源，用于整体工件的预热，并保证齿轮底部位温度。另一台ZTTP600KW/15～20KHZ晶体管超音频电源，用于整体仿形加热。为了保证仿形加热的节能效果，必须两台电源在顺序工作时，均能够输出最大功率，用以对工件进行快速加热。由于中频电源感应器和超音频电源感应器的匝数相差较大，所以配置两台不同匝数比的中频、超音频感应器。由于动车组的从动齿轮的生产量大产品直径较大，并且采用整体仿形淬火，工件淬火冷却的速度和效果对产品的质量影响非常大。为了保证冷却的效果，冷却液采用环保型水溶性冷却剂，冷却方式采用浸冷加喷液方式。为了便于大型齿轮工件的自动上下料，机床主体结构采用大型龙门式结构，上下工件时，首先将负载感应器偏离起吊点。为了保证设备的控制精度，设备采用两轴的广州数控的铣床数控系统，用于双频感应器的快速移动定位和加热时间的控制。

因我国电网电压的波动性较大，为防止电网电压波动，为了保证淬火设备输出功率的稳定一致性，如果电源波动会造成设备输出功率不稳定，影响到产品质量，本发明为双频电源配置稳压设备－升压变压器，保证其输出能量的稳定性达到±1％。感应电源采用能量监控装置，实行能量监控和报警。无论是中频预热的能量还是超音频加热的能量在设定的带宽范围内就认为合格，否则判为不合格，并进行实时报警。配置桶袋式精密过滤器，防止喷水器喷射孔的堵塞，以保证齿轮四周边冷却的效果一样。

本发明的有益效果：

本发明的双频感应淬火机床配置远程监控和诊断系统，能远程监控感应电源关键点的波形和关键元器件的好坏，设备制造方的工程技术人员能在网上快速检测和判断电源设备的故障点，能快速指导用户进行设备维修，提高了设备的保障能力。

附图说明

附图说明

图1为本发明的齿轮用双频感应淬火机床主体结构主视图

图2为本发明的齿轮用双频感应淬火机床主体俯视图

图3本发明的齿轮用双频感应淬火机床主体侧视图

图4本发明的齿轮用双频感应淬火机床立体示意图

附图序号说明：图1中：安装架1、工件升降部件2、工件升降导向部件3、浸液池4工件旋转驱动部件5、工件定位工装6、喷水圈7、龙门立柱8、横梁9、横移驱动部件10、

图3中：升降立柱11、负载升降传动部件12、配重部件13、横移方箱14、感应线圈一的匹配电容15、感应线圈二的匹配电容16、前后调整滑台部件17、感应线圈一部件18、淬火齿轮工件19、感应线圈固定架20、感应线圈二部件21、

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明的双频感应齿轮淬火机床的主视图；图2为其俯视图，图3为其侧视图。图4为双频感应齿轮淬火机床的外形视图。

如图1、2、3、4所示，双频感应齿轮淬火机床共分为工件浸液淬火部件和负载横移升降部件两大部分。其中工件浸液淬火部件主要由安装架1、工件升降部件2、工件升降导向部件3、浸液池4、工件旋转驱动部件5、工件定位工装6、喷水圈7等组成。

所述的安装架1由方管焊接而成，位于地坑中，可有效的降低淬火位置和操作位置的高度。

所述的工件升降部件2由伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠副、导向套安装支架、轴承座等构成。可精确控制工件升降过程中的高度。

所述齿轮工件在一次完整的加热过程中，从上至下，共有四个不同的位置：a.上料位；b.第一次加热高频位置；c.第二次加热中频位置；d.浸液位。由于齿轮工件在升降过程中采用数控系统伺服控制，这样就可根据工艺要求，精确控制工件准确停在所需要的位置上，便于控制及调整以适应不同规格的齿轮及齿圈工件的淬火需要。

所述的工件升降导向部件3由导向套座、固体镶嵌自润滑轴承、中空的导向轴、密封圈等构成，为齿轮工件升降提供可靠的导向。

所述的浸液池4由不锈钢板焊接而成，在零件对应的浸液位置处，有一个大的环形喷水圈7。当完成加热的工件快速下降到浸液位置上，此时喷水圈7中有大量的冷却水喷出，对工件进行快速冷却。

所述的工件旋转部件5位于中空的导向轴中部，由主轴、轴承、密封圈、工件旋转驱动电机等构成，为齿轮工件旋转提供驱动力。

所述的工件定位工装6由转盘及可调整定位卡爪构成，以适应及夹紧不同规格的齿轮及齿圈。

如图1、图2、图3、图4所示，负载升降横移部件由龙门立柱8、横梁9、横梁上左右平移驱动部件10、升降立柱11、负载升降传动部件12、配重部件13、横移方箱14、感应线圈一的匹配电容15、感应线圈二的匹配电容16、负载前后调整滑台部件17、感应线圈一部件18、淬火齿轮工件19、感应线圈固定架20、感应线圈二部件21等构成。能够使得感应线圈一部件18在X方向和Y方向上运动。

所述的龙门立柱8由矩形厚壁钢管焊接而成，起支撑和固定横梁9的作用。

所述的横梁9亦由矩形钢管焊接而成，其上安装有负载在横梁上左右平移的横移驱动部件10。

所述的横梁上左右平移的横移驱动部件10由变频电机、联轴器、轴承座、滚珠丝杠副、直线导轨、方箱固定板等构成，可准确控制负载立柱横移的位置，确保感应中心始终和工件中心对正。

所述的升降立柱11由矩形钢管和钢板焊接而成、通过负载升降传送部件12同横移方箱14连接，可随着横移方箱14一同左右横向移动。

所述的负载升降传动部件12由伺服电机、联轴器、轴承座、滚珠丝杠副、直线导轨等构成，可准确控制负载部件的升降高度，确保在Y轴垂直方向上感应器高度和齿轮工件高度的对正。

所述的配重部件13由配重链轮、链条支架、配重块、安全杆等构成，能有效平衡负载部件的重量，减轻滚珠丝杠的负荷。

所述的横移方箱14由方管和钢板焊接而成，安装在横梁9上左右平移横移驱动部件10的方箱固定板上，可带动负载部件在横梁9上左右移动。

所述的感应线圈一部件18的匹配电容15、感应线圈二部件21的匹配电容16，其中15为感应线圈一部件的匹配电容，16为感应线圈二部件所匹配的电容。

所述的负载前后调整滑台部件17由手轮、轴承座、调整丝杠、直线导轨、滑板等组成，可对整个负载部件包括：件15、16、18、21在Z轴方向上(前后)进行小范围的微调，使得感应器与淬火齿轮工件19的中心始终对正，间隙达到工艺要求。

所述的感应器部件主要由感应线圈一部件18、感应线圈二部件21、感应线圈固定架20等构成，连同匹配电容一同安装在前后调整滑台部件17上。

所述的齿轮齿圈淬火工作过程如下，首先由自行平衡吊具将齿轮工件放置在定位位置上，夹紧定位后，开始感应加热，首先由一台ZTTP600KW/2～6KHZ晶体管中频电源，用于整体预热，并保证齿轮底部位温度。然后进入一台ZTTP600KW/15～20KHZ晶体管超音频电源，用于整体仿形加热。为了保证仿形加热的效果，必须使得两台电源在顺序工作时均能输出最大功率，进行快速加热，中频和超音频加热达到淬火温度达到后自动喷水。由于中频和超音频电源感应器的匝数相差较大，所以配置两台不同匝比的工件感应器感应线圈。

所述齿轮工件在一次完整的加热过程中，从上至下，共有四个不同的位置：a.上料位；b.第一次加热超音频高频位置；c.第二次加热中频位置；d.浸液位。由于齿轮工件在升降过程中采用数控系统伺服控制，这样就可根据工艺要求，精确控制工件准确停在所需要的位置上，便于控制及调整以适应不同规格的齿轮及齿圈工件的淬火需要。

为了保证冷却的效果，冷却液采用环保型水溶性冷却剂，冷却方式采用浸冷加喷液方式。自动喷水冷却，进而垂直向下运动进入侵液池中，针对动车组从动齿轮的仿形淬火要求，本发明的感应加热电源采用中频加超音频双频工作方式进行预热和连续加热。为了便于上下齿轮工件，机床采用龙门结构方式，上下工件时，负载感应器线圈偏离起吊点。为了保证设备的定位精度，设备采用两轴大型龙门机床用大功率数控机床控制系统，伺服轴电机功率大于20KW，用于双频感应器立式龙门轴的水平和垂直运动控制和动作定位和感应加热温度和淬火时间的控制。

以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。

Claims (7)

1.一种中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：包括工件浸液淬火部件和负载横移升降部件两大部分；其中工件浸液淬火部件包括安装架(1)、工件升降部件(2)、工件升降导向部件(3)、浸液池(4)、工件旋转驱动部件(5)、工件定位工装(6)；所述负载升降横移部件包括龙门立柱(8)、横梁(9)、横梁上左右平移驱动部件(10)、升降立柱(11)、负载升降传动部件(12)、配重部件(13)、横移方箱(14)、感应线圈一的匹配电容(15)、感应线圈二的匹配电容(16)、负载前后调整滑台部件(17)、感应线圈一部件(18)、淬火齿轮工件(19)、感应线圈固定架(20)、感应线圈二部件(21)，负载横移升降部件能够使得感应线圈部件在X轴方向和Y轴方向上运动定位控制，所述双频感应电源是中频电源和超音频电源顺序进行感应预热和加热，以满足大型齿轮整体感应预热和感应加热及淬火的实际需要；所述的横梁(9)由矩形钢管焊接而成，其上安装有负载在横梁上左右平移的横移驱动部件(10)；所述的升降立柱(11)由矩形钢管和钢板焊接而成、通过负载升降传送部件(12)同横移方箱(14)连接，可随着横移方箱(14)一同左右横向移动；所述的横移方箱(14)由方管和钢板焊接而成，安装在横梁(9)上左右平移横移驱动部件(10)的方箱固定板上，可带动负载部件在横梁(9)上左右移动；所述的感应器部件由感应线圈一部件(18)、感应线圈二部件(21)、感应线圈固定架(20)构成，连同匹配电容一同安装在前后调整滑台部件(17)上。

2.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的工件升降部件(2)包括伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠副、导向套安装支架、轴承座，工件升降 部件(2)精确控制工件升降过程中的高度。

3.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的工件升降导向部件(3)包括导向套座、固体镶嵌自润滑轴承、中空的导向轴、密封圈，工件升降导向部件(3)为齿轮工件升降提供导向。

4.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的浸液池(4)由不锈钢板焊接而成，在零件对应的浸液位置处，有环形喷水圈(7)，当完成加热的工件快速下降到浸液位置上，此时喷水圈(7)中有大量的冷却水喷出，对工件进行快速冷却。

5.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的工件旋转部件(5)位于中空的导向轴中部，工件旋转部件(5)包括主轴、轴承、密封圈、工件旋转驱动电机，工件旋转部件(5)为齿轮工件旋转提供驱动力。

6.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的工件定位工装(6)由转盘及可调整定位卡爪构成，以适应及夹紧不同规格的齿轮及齿圈。

7.根据权利要求1所述的中模数齿轮用龙门式双频感应淬火机床，其特征在于：所述的负载前后调整滑台部件(17)包括手轮、轴承座、调整丝杠、直线导轨、滑板等组成，可对整个负载部件包括感应线圈一的匹配电容(15)、感应线圈二的匹配电容(16)、感应线圈一(18)、感应线圈二(21)在Z轴方向上进行微调，使得感应器与淬火齿轮工件(19)的中心始终对正，间隙达到工艺要求。