CN110144445A - 一种淬火机床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及淬火技术领域，尤其涉及一种淬火机床，其包括工件平台、上压机构、滚压机构以及旋转机构。其中，工件平台用于放置工件；上压机构位于工件平台的上方，上压机构用于将工件压紧在工件平台上；滚压机构包括底座、多个第一驱动件和多个滚轮，多个滚轮呈圆周分布，多个第一驱动件设置在底座上并与多个滚轮一一对应，滚轮能够在第一驱动件的驱动下沿圆周的径向移动并能够与工件的内壁抵接；旋转机构与底座连接，旋转机构用于驱动滚压机构旋转。本发明提供的淬火机床在工件淬火过程中，能够使工件内壁受到滚轮的均匀滚压，解决了工件在淬火过程中变形不均匀的问题，且有效降低了工件的畸变量。
Description
技术领域
本发明涉及淬火技术领域，尤其涉及一种淬火机床。
背景技术
钢铁工件热处理淬火畸变问题一直是困扰国内外行业工作者的难点之一，尤其是齿圈、圆环类零部件热处理过程中由于组织应力及热应力的共同作用造成零件翘变、椭圆畸变等不规律变形，给制造高精度要求的零件带来极大的困难。
目前控制齿圈畸变的方法主要有以下几种方法：
1)增加加工余量，该方法不仅直接增加生产成本，同时还需要后续高精密加工设备来保证加工精度，成本较高；
2)校型法，该方法是热处理淬火畸变后采用对工件施加一定压力校正工件的畸变部位，校型法虽然对畸变工件有一定的改善，但是若想畸变控制在很小的范围则非常困难；
3)膨胀芯轴压淬法，该方法是目前国内外对齿圈、圆环类热处理淬火畸变最有效的控制手段，膨胀芯轴压淬机床主要由上压油缸、上压锥头、膨胀滑块、平台等部件构成，压淬时，上压油缸通过上压锥头与膨胀滑块的锥度结合，将膨胀滑块推动涨开与齿圈或圆环内孔壁接触防止变形，但是靠锥面的接触将膨胀滑块涨开，滑块与齿圈或圆环内壁并不能完全接触，这就造成接触部位得到防变形控制，而未接触部位依然存在变形，同时由于锥面接触的不均匀性，每个涨块受到的膨胀力也不一样，造成齿圈或圆环防变形控制不均匀。
因此，亟需一种淬火机床以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淬火机床，以解决现有技术中齿圈、圆环类工件在热处理过程中变形不均匀以及变形量大的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种淬火机床，包括：
工件平台，其用于放置工件；
上压机构，其位于所述工件平台的上方，所述上压机构用于将所述工件压紧在所述工件平台上；
滚压机构，其包括底座、多个第一驱动件和多个滚轮，多个所述滚轮呈圆周分布，多个所述第一驱动件设置在所述底座上并与多个所述滚轮一一对应，所述滚轮能够在所述第一驱动件的驱动下沿所述圆周的径向移动并能够与所述工件的内壁抵接；
旋转机构，其与所述底座连接，所述旋转机构用于驱动所述滚压机构旋转。
作为优选，所述滚压机构还包括：
多个滑动柱，多个所述滑动柱与多个所述第一驱动件或多个所述滚轮一一对应，所述第一驱动件的驱动端与所述滑动柱连接，所述滚轮设置在所述滑动柱上；
所述底座上开设有多条滑槽，多条所述滑槽与多个所述滑动柱一一对应，所述滑动柱能够沿所述滑槽滑动。
作为优选，所述工件平台包括：
平台板，其用于放置所述工件，所述平台板开设有轴向贯通的贯通孔，所述平台板的顶面开设有由所述平台板的外缘向所述贯通孔的方向延伸的引流槽；
支撑环，其支撑于所述平台板的下端，其具有与所述贯通孔相连通的空腔，所述旋转机构设置于所述空腔内，所述旋转机构将所述滚压机构旋转支撑于所述贯通孔的顶部开口处，所述支撑环的外周面上开设有与所述空腔相连通的引流孔。
作为优选，所述上压机构包括：
上压板，其设置于所述工件平台的上方；
第二驱动件，其固定于所述上压板的下表面；
压环，其连接于所述第二驱动件的驱动端，所述压环能够在所述第二驱动件的驱动下升降并能够与所述工件的上端面抵接。
作为优选，所述上压机构还包括：
第三驱动件，多个所述第三驱动件沿所述上压板的四角分布，所述第三驱动件用于驱动所述上压板升降。
作为优选，所述旋转机构包括：
法兰座，所述法兰座的中心具有轴承座；
大齿轮，所述大齿轮通过轴承支撑在所述轴承座上；
电机，所述电机固定在所述法兰座上；
小齿轮，所述小齿轮设置在所述电机的输出轴，且所述小齿轮与所述大齿轮啮合；
轮毂，所述轮毂设置在所述大齿轮上，所述轮毂的上端与所述底座连接。
作为优选，所述淬火机床设置在淬火槽中，所述淬火槽用于盛放淬火介质。
作为优选，所述淬火机床还包括升降机构，所述升降机构用于带动所述工件升降，以浸入或者脱离所述淬火介质。
作为优选，所述升降机构包括：
升降平台座；
第四驱动件，其设置在所述升降平台座上；
升降平台，其与所述第四驱动件的驱动端连接，所述第四驱动件能够驱动所述升降平台升降，所述工件平台和所述旋转机构均设置在所述升降平台上；
横梁架，两个所述横梁架间隔设置在所述升降平台上，所述上压机构支撑在所述横梁架上。
作为优选，所述淬火机床还包括旋转油缸总成，所述第一驱动件的进油口和回油口通过所述旋转油缸总成与液压站相连通。
本发明的有益效果：
本发明提供的淬火机床，包括工件平台、上压机构、滚压机构以及旋转机构。其中，工件平台用于放置工件；上压机构位于工件平台的上方，上压机构用于将工件压紧在工件平台上；滚压机构包括底座、多个第一驱动件和多个滚轮，多个滚轮呈圆周分布，多个第一驱动件设置在底座上并与多个滚轮一一对应，滚轮能够在第一驱动件的驱动下沿圆周的径向移动并能够与工件的内壁抵接；旋转机构与底座连接，旋转机构用于驱动滚压机构旋转。该淬火机床在工作时，首先将加热保温后的工件转移至工件平台上，然后上压机构下降将工件压紧在工作平台上，然后第一驱动件驱动滚轮与工件的内壁抵接，同时旋转机构驱动滚压机构旋转，于此同时使淬火介质浸没工件，实现工件的淬火。在工件淬火过程中，工件内壁受到滚轮的均匀滚压，解决了工件在淬火过程中变形不均匀的问题，且有效降低了工件的畸变量。
附图说明
图1是本发明淬火机床的结构示意图一；
图2是本发明淬火机床的结构示意图二；
图3是本发明滚压机构的结构示意图一；
图4是本发明滚压机构的结构示意图二；
图5是本发明工件平台的结构示意图一；
图6是本发明工件平台的结构示意图二；
图7是本发明旋转机构的结构示意图一；
图8是本发明旋转机构的结构示意图二；
图9是本发明上压机构的结构示意图；
图10是本发明升降机构的结构示意图；
图11是本发明旋转油缸总成的结构示意图一；
图12是本发明旋转油缸总成的结构示意图二。
图中：
10-工件平台；11-平台板；111-贯通孔；112-引流槽；12-支撑环；121-空腔；122-引流孔；
20-上压机构；21-上压板；22-第二驱动件；23-压环；24-第三驱动件；
30-滚压机构；31-底座；311-滑槽；32-第一驱动件；321-进油口；322-回油口；33-滚轮；34-滑动柱；
40-旋转机构；41-法兰座；411-轴承座；42-大齿轮；43-电机；44-小齿轮；45-轮毂；
50-升降机构；51-升降平台座；52-升降平台；53-横梁架；
60-旋转油缸总成；61-旋转外油缸；611-第一缸筒；6111-总进油口；612-第一活塞；6121-第一油孔；613-第一油腔；614-第一轴承；62-旋转内油缸；621-第二缸筒；622-第二活塞；623-第二油腔；624-分油管；6241-第二油孔；625-第二轴承；63-封板；631-总回油口；
100-淬火槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种淬火机床，如图1-4所示，包括工件平台10、上压机构20、滚压机构30以及旋转机构40。其中，工件平台10用于放置工件；上压机构20位于工件平台10的上方，上压机构20用于将工件压紧在工件平台10上；滚压机构30包括底座31、多个第一驱动件32和多个滚轮33，多个滚轮33呈圆周分布，多个第一驱动件32设置在底座31上并与多个滚轮33一一对应，滚轮33能够在第一驱动件32的驱动下沿圆周的径向移动并能够与工件的内壁抵接；旋转机构40与底座31连接，旋转机构40用于驱动滚压机构30旋转。在本实施例中，第一驱动件32为油缸，第一驱动件32与液压站相连通，在其他实施例中，第一驱动件32也可以为气缸。该淬火机床在使用时一般放置在淬火槽100中，首先将加热保温后的工件转移至工件平台10上，然后上压机构20下降将工件压紧在工作平台上，然后第一驱动件32驱动滚轮33与工件的内壁抵接，同时旋转机构40驱动滚压机构30旋转，于此同时使淬火槽100内的淬火介质浸没工件，实现工件的淬火。在工件淬火过程中，工件内壁受到滚轮33的均匀滚压，解决了工件在淬火过程中变形不均匀的问题，且有效降低了工件的畸变量。需要说明的是，第一驱动件32以及滚轮33的个数可以根据工件的内径进行设置，本实施例示出的是第一驱动件32以及滚轮33为四个的情况，可以理解的是，当工件内径较大时，可以适当增加第一驱动件32以及滚轮33的个数，当工件内径较小时，可以适当减少第一驱动件32以及滚轮33的个数，只要能够保证工件内壁能够受到均匀滚压即可。
优选地，滚压机构30还包括压力传感器，压力传感器用于检测滚轮33与工件内壁之间的压力，压力传感器和第一驱动件32均与控制系统电连接，控制系统能够根据压力传感器反馈的压力值控制液压站提供给第一驱动件32的液压力。
优选地，滚压机构30还包括多个滑动柱34，多个滑动柱34与多个第一驱动件32或多个滚轮33一一对应，第一驱动件32的驱动端与滑动柱34连接，滚轮33设置在滑动柱34上；底座31上开设有多条滑槽311，多条滑槽311与多个滑动柱34一一对应，滑动柱34能够沿滑槽311滑动。通过滑动柱34及滑槽311的设置，能够使滚轮33更加稳定。
具体地，参见图5和图6，工件平台10包括支撑环12和设置在支撑环12上端的平台板11，平台板11上开设有轴向贯通的的贯通孔111，贯通孔111与支撑环12的空腔121相连通，平台板11用于放置工件。平台板11的顶面开设有由平台板11的外缘向贯通孔111的方向延伸的引流槽112，支撑环12的外周面上开设有与其空腔121相连通的引流孔122，引流槽112和引流孔122的设置，便于淬火介质的流动。
参见图7和图8，旋转机构40包括法兰座41、电机43、大齿轮42、小齿轮44以及轮毂45，支撑环12的下端固定在法兰座41上，电机43、大齿轮42、小齿轮44以及轮毂45均位于支撑环12的空腔121内，法兰座41上具有轴承座411，大齿轮42通过轴承支撑在轴承座411上，电机43固定在法兰座41上，小齿轮44设置在电机43的输出轴，且小齿轮44与大齿轮42啮合，轮毂45的下端固定在大齿轮42上，轮毂45的上端与底座31连接，轮毂45将滚压机构30转动支撑于贯通孔111的顶部开口处。电机43能够驱动小齿轮44转动，小齿轮44能够带动大齿轮42转动，大齿轮42能够带动轮毂45转动，轮毂45能够带动滚压机构30转动。旋转机构40驱动滚压机构30旋转的速度为12r/min-30r/min。在其他实施例中，支撑环12的下端也可以不固定在法兰座41上，法兰座41可以设置于支撑环12的空腔121内，且支撑环12的下端与法兰座41的下端可以同时固定在一个安装平台上，例如本实施例中安装平台为升降机构50的升降平台52，升降机构50会在下文展开介绍。
参见图9，上压机构20包括上压板21、第二驱动件22以及压环23，上压板21设置于工件平台10的上方，第二驱动件22固定于上压板21的下表面，压环23连接于第二驱动件22的驱动端，压环23能够在第二驱动件22的驱动下升降并能够与工件的上端面抵接。进一步地，上压机构20还包括第三驱动件24，多个第三驱动件24沿上压板21的四角分布，第三驱动件24固定在安装平台(在本实施例中，安装平台为升降机构50的横梁架53，升降机构50会在下文展开介绍)上，第三驱动件24的驱动端与上压板21连接，第三驱动件24用于驱动上压板21升降，工作时，首先由第三驱动件24驱动上压板21下降至一定位置，然后再由第二驱动件22驱动压环23下压至与工件端面抵接。在本实施例中，第二驱动件22和第三驱动件24均为油缸，第二驱动件22和第三驱动件24均与液压站相连通，在其他实施例中，第二驱动件22和第三驱动件24也可以为气缸。更进一步地，上压板21上设置有用于检测上压板21下降位置的位置传感器，位置传感器和第三驱动件24均与控制系统电连接，控制系统能够根据位置传感器反馈的上压板21的位置控制第三驱动件24的启停。
进一步地，该淬火机床还包括升降机构50，升降机构50用于带动工件升降，以浸入或者脱离淬火槽100中的淬火介质。具体地，参见图10，升降机构50包括升降平台座51、第四驱动件、升降平台52以及横梁架53，第四驱动件设置在升降平台座51上，升降平台52与第四驱动件的驱动端连接，第四驱动件能够驱动升降平台52升降，旋转机构40的法兰座41设置在升降平台52上，两个横梁架53间隔设置在升降平台52上，上压机构20的第三驱动件24设置在横梁架53上。在本实施例中，第四驱动件为油缸，第四驱动件与液压站相连通，在其他实施例中，第四驱动件也可以为气缸。
进一步地，该淬火机床还包括旋转油缸总成60，第一驱动件32的进油口321和回油口322通过旋转油缸总成60与液压站相连通，通过旋转油缸总成60的设置，能够避免滚压机构30在旋转过程中，第一驱动件32上进油口321和回油口322连接的油管发生缠绕。
具体地，参见图11和图12，旋转油缸总成60包括旋转外油缸61和旋转内油缸62。旋转外油缸61包括第一缸筒611、设置在第一缸筒611内的第一活塞612以及设置在第一缸筒611和第一活塞612之间的第一轴承614，旋转内油缸62包括第二缸筒621、设置在第二缸筒621内的第二活塞622以及设置在第二缸筒621和第二活塞622之间的第二轴承625，第一活塞612开设有轴向贯通的第一安装孔，第二缸筒621设置在第一安装孔内，第一缸筒611和第二缸筒621的下端均与封板63连接；第一活塞612的腰部与第一缸筒611的筒壁形成第一油腔613，第一活塞612上开设有多个沿贯通孔111的周向分布的第一油孔6121，第一油孔6121的一端贯通第一活塞612的顶面，第一油孔6121的另一端与第一油腔613相连通，多个第一油孔6121与多个第一驱动件32一一对应，第一驱动件32的进油口321与第一油孔6121相连通；第二活塞622的下端与第二缸筒621的筒壁形成第二油腔623，第二活塞622上开设有轴向贯通的第二安装孔，第二安装孔内设置有分油管624，分油管624上开设有多个沿圆周方向分布的第二油孔6241，第二油孔6241的一端贯通分油管624的顶面，第二油孔6241的另一端与第二油腔623相连通，多个第二油孔6241与多个第一驱动件32一一对应，第一驱动件32的回油口322与第二油孔6241相连通；第一缸筒611的筒壁开设有与第一油腔613相连通的总进油口6111，封板63上开设有与第二油腔623相连通的总回油口631，总进油口6111和总回油口631与液压站相连通，液压站可以为可控脉冲变频液压工作站，可实现管路油压0-500bar的调节。通过旋转油缸总成60的设置，实现了液压站在通过旋转外油缸61为第一驱动件32供油的同时，第一驱动件32的进油管还能带动第一活塞612相对于第一缸筒611旋转，从而避免了第一驱动件32上连接的进油管发生缠绕，同理第一驱动件32的在通过旋转内油缸62回油的同时，第一驱动件32的回油管还能带动第二活塞622相对于第二缸筒621旋转，从而避免了第一驱动件32上连接的回油管发生缠绕。
本发明提供的淬火机床的工作过程如下：
经加热保温后的工件通过机械手或吊具转移至工件平台10上；
上压机构20的第三驱动件24先驱动上压板21下降，使压环23下降至接近工件5-10mm的位置，上压机构20的第二驱动件22再驱动压环23下降至与工件上端面接触，并且通过液压站提供0-50bar的保持压力，使压环23紧紧压在齿圈的端面上，第二驱动件22的下压力可通过液压站在0-50bar范围内调节；
滚压机构30的第一驱动件32驱动滚轮33与工件内壁接触，同时旋转机构40开始工作，滚轮33与齿圈内壁滚压接触，并通过液压站对工件施加0-100bar的压力，并持续1-3秒，使高温膨胀的工件中心定位及高温预校型，紧接着第一驱动件32驱动滚轮33回缩至使四周滚轮33相切圆的直径与工件淬火后的内孔目标尺寸相同的位置；
第四驱动件驱动升降平台52迅速下移至工件完全浸没在淬火槽100的淬火介质中，淬火介质搅拌循环冷却泵开始对淬火介质搅拌冷却，工件的温度迅速下降，工件开始收缩，待工件内孔收缩至与滚轮33相切时，滚压机构30上的压力传感器根据工件在热应力与组织转变不同阶段的收缩力反馈给控制系统，控制系统通过液压站提供0-500bar的液压压力，防止工件变形；
待工件淬火结束，滚压机构30缩回，旋转机构40停止转动，上压机构20的第二驱动件22上升，上压机构20的第三驱动件24上升，与此同时升降机构50的升降平台52上升至工件完全脱离淬火介质，整个工件的滚压淬火过程结束。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淬火机床，其特征在于，包括：
工件平台(10)，其用于放置工件；
上压机构(20)，其位于所述工件平台(10)的上方，所述上压机构(20)用于将所述工件压紧在所述工件平台(10)上；
滚压机构(30)，其包括底座(31)、多个第一驱动件(32)和多个滚轮(33)，多个所述滚轮(33)呈圆周分布，多个所述第一驱动件(32)设置在所述底座(31)上并与多个所述滚轮(33)一一对应，所述滚轮(33)能够在所述第一驱动件(32)的驱动下沿所述圆周的径向移动并能够与所述工件的内壁抵接；
旋转机构(40)，其与所述底座(31)连接，所述旋转机构(40)用于驱动所述滚压机构(30)旋转。
2.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述滚压机构(30)还包括：
多个滑动柱(34)，多个所述滑动柱(34)与多个所述第一驱动件(32)或多个所述滚轮(33)一一对应，所述第一驱动件(32)的驱动端与所述滑动柱(34)连接，所述滚轮(33)设置在所述滑动柱(34)上；
所述底座(31)上开设有多条滑槽(311)，多条所述滑槽(311)与多个所述滑动柱(34)一一对应，所述滑动柱(34)能够沿所述滑槽(311)滑动。
3.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述工件平台(10)包括：
平台板(11)，其用于放置所述工件，所述平台板(11)开设有轴向贯通的贯通孔(111)，所述平台板(11)的顶面开设有由所述平台板(11)的外缘向所述贯通孔(111)的方向延伸的引流槽(112)；
支撑环(12)，其支撑于所述平台板(11)的下端，其具有与所述贯通孔(111)相连通的空腔(121)，所述旋转机构(40)设置于所述空腔(121)内，所述旋转机构(40)将所述滚压机构(30)旋转支撑于所述贯通孔(111)的顶部开口处，所述支撑环(12)的外周面上开设有与所述空腔(121)相连通的引流孔(122)。
4.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述上压机构(20)包括：
上压板(21)，其设置于所述工件平台(10)的上方；
第二驱动件(22)，其固定于所述上压板(21)的下表面；
压环(23)，其连接于所述第二驱动件(22)的驱动端，所述压环(23)能够在所述第二驱动件(22)的驱动下升降并能够与所述工件的上端面抵接。
5.根据权利要求4所述的淬火机床，其特征在于，所述上压机构(20)还包括：
第三驱动件(24)，多个所述第三驱动件(24)沿所述上压板(21)的四角分布，所述第三驱动件(24)用于驱动所述上压板(21)升降。
6.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述旋转机构(40)包括：
法兰座(41)，所述法兰座(41)的中心具有轴承座(411)；
大齿轮(42)，所述大齿轮(42)通过轴承支撑在所述轴承座(411)上；
电机(43)，所述电机(43)固定在所述法兰座(41)上；
小齿轮(44)，所述小齿轮(44)设置在所述电机(43)的输出轴，且所述小齿轮(44)与所述大齿轮(42)啮合；
轮毂(45)，所述轮毂(45)设置在所述大齿轮(42)上，所述轮毂(45)的上端与所述底座(31)连接。
7.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述淬火机床设置在淬火槽(100)中，所述淬火槽(100)用于盛放淬火介质。
8.根据权利要求7所述的淬火机床，其特征在于，所述淬火机床还包括升降机构(50)，所述升降机构(50)用于带动所述工件升降，以浸入或者脱离所述淬火介质。
9.根据权利要求8所述的淬火机床，其特征在于，所述升降机构(50)包括：
升降平台座(51)；
第四驱动件，其设置在所述升降平台座(51)上；
升降平台(52)，其与所述第四驱动件的驱动端连接，所述第四驱动件能够驱动所述升降平台(52)升降，所述工件平台(10)和所述旋转机构(40)均设置在所述升降平台(52)上；
横梁架(53)，两个所述横梁架(53)间隔设置在所述升降平台(52)上，所述上压机构(20)支撑在所述横梁架(53)上。
10.根据权利要求1所述的淬火机床，其特征在于，所述淬火机床还包括旋转油缸总成(60)，所述第一驱动件(32)的进油口(321)和回油口(322)通过所述旋转油缸总成(60)与液压站相连通。
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| CN201910557067.8A CN110144445B (zh) | 2019-06-25 | 一种淬火机床 |
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