CN113355492A - 一种火炮身管自动激光淬火装置 - Google Patents

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Abstract

一种火炮身管自动激光淬火装置，涉及军用火炮身管内壁锥面部分的自动化激光淬火技术领域。为解决现有的火炮身管淬火技术因管壁为锥形，不同位置处的反射镜出射点距离管壁的距离不同，导致光斑大小不同，造成淬火温度差异，影响淬火质量的问题。采用装置沿身管轴线方向的直线运动、装置沿轴线方向的转动和激光光纤与激光扩束聚焦镜组之间的距离调节，三者结合的方式对火炮身管内壁进行淬火作业，控制激光光纤与激光扩束聚焦镜组之间的距离，使光斑大小在锥形身管内壁保持大小一致(即控制透镜到反射镜、反射镜到内壁表面的距离之和保持恒定)，使淬火均匀，达到较好的效果。本发明适用于火炮身管自动激光淬火作业领域。

Description

一种火炮身管自动激光淬火装置
技术领域
本发明涉及军用火炮身管内壁锥面部分的自动化激光淬火技术领域，具体涉及一种火炮身管自动激光淬火装置。
背景技术
火炮身管依靠火药在药室内剧烈燃烧而产生的高温高压气体以一定方式一定速度发射弹丸，并赋予弹丸初速度、射向以及飞行时的稳定性。它的工作条件是极为恶劣和苛刻的,不仅要承受高温高压火药气体的作用,还要接受高速运动弹丸的作用，因此需要对身管的内壁进行热处理，激光热处理是较为理想的一种热处理形式。火炮身管的内壁表面是不光滑的，存在着一些内膛螺旋线，这样的设计使得炮弹飞出时成旋转状态，保持炮弹飞行的稳定性。螺旋线由宽度相同的阴线与阳线组成，阳线高度高于阴线数毫米，旋转角度约为15度。
现有的火炮身管淬火的工作原理为激光光束通过透镜聚焦，之后通过反射镜反射打在身管内壁，由于管壁为锥形，不同位置处的反射镜出射点距离管壁的距离不同，导致光斑大小不同(激光能量密度变化)，造成淬火温度差异，影响淬火质量。
综上所述，现有的火炮身管淬火技术因管壁为锥形，不同位置处的反射镜出射点距离管壁的距离不同，导致光斑大小不同，造成淬火温度差异，影响淬火质量的问题。
发明内容
本发明为解决现有的火炮身管淬火技术因管壁为锥形，不同位置处的反射镜出射点距离管壁的距离不同，导致光斑大小不同，造成淬火温度差异，影响淬火质量的问题，而提出一种火炮身管自动激光淬火装置。
本发明的一种火炮身管自动激光淬火装置，其组成包括套筒机壳、激光光纤、一号电机、联轴器、轴承座、一号丝杠、一号丝杠螺母、滑板、导轨、导轨滑块、激光扩束聚焦镜组、45°反光镜、一号滚动轴承、二号滚动轴承、二号齿轮、一号齿轮、二号电机、伸缩壳体和激光发射壳体；
套筒机壳为两端开口的圆柱体状，套筒机壳的一端与伸缩壳体的一端固定连接，伸缩壳体的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承和二号滚动轴承，激光发射壳体的一端依次穿过二号滚动轴承的内圈和一号滚动轴承的内圈，激光发射壳体的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮，伸缩壳体的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机和二号电机，且一号电机和二号电机沿激光发射壳体的轴线对称设置，二号电机的输出端上设有一号齿轮，且一号齿轮与二号齿轮啮合，一号电机3的输出端通过联轴器与一号丝杠的一端连接，联轴器与一号丝杠的一端之间设有轴承座，一号丝杠上设有一号丝杠螺母，一号丝杠螺母的外表面与滑板的一端固定连接，伸缩壳体的内壁上设有一个导轨，且导轨上设有一个导轨滑块，且滑板的另一端上部与导轨滑块的上端固定连接，激光发射壳体的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，激光发射壳体的内部从左到右依次设有激光扩束聚焦镜组和45°反光镜，激光光纤的一端依次穿过套筒机壳和伸缩壳体之后，插入到激光光纤夹持组件的内部；
进一步的，所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，还包括设备机架、三号电机、双向导轨、二号丝杠、滑块和三角连接件；
设备机架上表面从左到右依次设有三号电机和双向导轨，三号电机的输出端与二号丝杠的一端固定连接，双向导轨上设有滑块，滑块的底部设有螺母，且螺母与二号丝杠配合连接，滑块的上表面设有三角连接件，三角连接件的一端与套筒机壳的另一端固定连接；
进一步的，所述的激光发射壳体的另一端外表面上沿圆周方向均匀的设有两个通孔；
进一步的，所述的激光光纤的轴线与激光扩束聚焦镜组的轴线共线；
进一步的，所述的激光扩束聚焦镜组的轴线与45°反光镜的轴线共线；
进一步的，所述的激光光纤夹持组件与激光发射壳体的一端的凸台端面的通孔内部滑动连接；
进一步的，所述的一号电机通过电机座与伸缩壳体的内部固定连接；
进一步的，所述的二号电机通过电机座与伸缩壳体的内部固定连接；
进一步的，所述的套筒机壳、伸缩壳体和激光发射壳体同轴设置；
进一步的，所述的激光光纤发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组，并投射到45°反光镜，通过45°反光镜将光束反射到激光发射壳体的另一端外表面上的通孔处；
进一步的，在使用时，将被加工的火炮身管的一端放置在一号滚轮支架上，将被加工的火炮身管的另一端放置在二号滚轮支架上，将该装置的激光发射壳体的端面对准火炮身管的内腔，通过设备机架上的三号电机驱动二号丝杠转动，从而实现将滑块在双向导轨上做直线伸缩运动，滑块通过三角连接件与套筒机壳的另一端固定连接，实现激光发射壳体在火炮身管的内部做直线的伸缩运动；
采用沿激光发射壳体的轴线对称设置，二号电机的输出端上设有一号齿轮，且一号齿轮与二号齿轮啮合，一号电机的输出端通过联轴器与一号丝杠的一端连接，联轴器与一号丝杠的一端之间设有轴承座，一号丝杠上设有一号丝杠螺母，一号丝杠螺母的外表面与滑板的一端固定连接，伸缩壳体的内壁上设有一个导轨，且导轨上设有一个导轨滑块，且滑板的另一端顶部与导轨滑块的上端固定连接，激光发射壳体的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，从而实现对激光光纤端面与激光扩束聚焦镜组之间的距离，从而实现调焦的目的；
采用伸缩壳体的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承和二号滚动轴承，激光发射壳体的一端依次穿过二号滚动轴承的内圈和一号滚动轴承的内圈，激光发射壳体的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮，伸缩壳体的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机和二号电机，且一号电机和二号电机沿激光发射壳体的轴线对称设置，二号电机的输出端上设有一号齿轮，且一号齿轮与二号齿轮啮合，实现激光发射壳体的一个径向转动，且激光光纤发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组，并投射到45°反光镜，通过45°反光镜将光束反射到激光发射壳体的另一端外表面上的通孔处，从而实现对火炮身管内腔的淬火作业。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明克服了现有技术的缺点，采用装置沿身管轴线方向的直线运动、装置沿轴线方向的转动和激光光纤与激光扩束聚焦镜组之间的距离调节，三者结合的方式对火炮身管内壁进行淬火作业，控制激光光纤与激光扩束聚焦镜组之间的距离，使光斑大小在锥形身管内壁保持大小一致(即控制透镜到反射镜、反射镜到内壁表面的距离之和保持恒定)，使淬火均匀，达到较好的效果。
附图说明
图1是本发明所述的一种火炮身管自动激光淬火装置的剖视图；
图2是本发明所述的一种火炮身管自动激光淬火装置结合机架使用状态下的三维立体示意图；
图1中附图标记13为激光交点。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置包括套筒机壳1、激光光纤2、一号电机3、联轴器4、轴承座5、一号丝杠6、一号丝杠螺母7、滑板8、导轨9、导轨滑块10、激光扩束聚焦镜组11、45°反光镜12、一号滚动轴承14、二号滚动轴承15、二号齿轮16、一号齿轮17、二号电机18、伸缩壳体19和激光发射壳体20；
套筒机壳1为两端开口的圆柱体状，套筒机壳1的一端与伸缩壳体19的一端固定连接，伸缩壳体19的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承14和二号滚动轴承15，激光发射壳体20的一端依次穿过二号滚动轴承15的内圈和一号滚动轴承14的内圈，激光发射壳体20的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮16，伸缩壳体19的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机3和二号电机18，且一号电机3和二号电机18沿激光发射壳体20的轴线对称设置，二号电机18的输出端上设有一号齿轮17，且一号齿轮17与二号齿轮16啮合，一号电机3的输出端通过联轴器4与一号丝杠6的一端连接，联轴器4与一号丝杠6的一端之间设有轴承座5，一号丝杠6上设有一号丝杠螺母7，一号丝杠螺母7的外表面与滑板8的一端固定连接，伸缩壳体19的内壁上设有一个导轨9，且导轨9上设有一个导轨滑块10，且滑板8的另一端上部与导轨滑块10的上端固定连接，激光发射壳体20的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板8的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，激光发射壳体20的内部从左到右依次设有激光扩束聚焦镜组11和45°反光镜12，激光光纤2的一端依次穿过套筒机壳1和伸缩壳体19之后，插入到激光光纤夹持组件的内部；
本具体实施方式，在使用时，将被加工的火炮身管的一端放置在一号滚轮支架27上，将被加工的火炮身管的另一端放置在二号滚轮支架28上，将该装置的激光发射壳体20的端面对准火炮身管的内腔，通过设备机架21上的三号电机22驱动二号丝杠24转动，从而实现将滑块25在双向导轨23上做直线伸缩运动，滑块25通过三角连接件26与套筒机壳1的另一端固定连接，实现激光发射壳体20在火炮身管的内部做直线的伸缩运动；
采用沿激光发射壳体20的轴线对称设置，二号电机18的输出端上设有一号齿轮17，且一号齿轮17与二号齿轮16啮合，一号电机3的输出端通过联轴器4与一号丝杠6的一端连接，联轴器4与一号丝杠6的一端之间设有轴承座5，一号丝杠6上设有一号丝杠螺母7，一号丝杠螺母7的外表面与滑板8的一端固定连接，伸缩壳体19的内壁上设有一个导轨9，且导轨9上设有一个导轨滑块10，且滑板8的另一端顶部与导轨滑块10的上端固定连接，激光发射壳体20的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板8的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，从而实现对激光光纤2端面与激光扩束聚焦镜组11之间的距离，从而实现调焦的目的；
采用伸缩壳体19的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承14和二号滚动轴承15，激光发射壳体20的一端依次穿过二号滚动轴承15的内圈和一号滚动轴承14的内圈，激光发射壳体20的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮16，伸缩壳体19的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机3和二号电机18，且一号电机3和二号电机18沿激光发射壳体20的轴线对称设置，二号电机18的输出端上设有一号齿轮17，且一号齿轮17与二号齿轮16啮合，实现激光发射壳体20的一个径向转动，且激光光纤2发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组11，并投射到45°反光镜12，通过45°反光镜12将光束反射到激光发射壳体20的另一端外表面上的通孔处，从而实现对火炮身管内腔的淬火作业。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，还包括设备机架21、三号电机22、双向导轨23、二号丝杠24、滑块25和三角连接件26；
设备机架21上表面从左到右依次设有三号电机22和双向导轨23，三号电机22的输出端与二号丝杠24的一端固定连接，双向导轨23上设有滑块25，滑块25的底部设有螺母，且螺母与二号丝杠24配合连接，滑块25的上表面设有三角连接件26，三角连接件26的一端与套筒机壳1的另一端固定连接；
本具体实施方式，将被加工的火炮身管的一端放置在一号滚轮支架27上，将被加工的火炮身管的另一端放置在二号滚轮支架28上，将该装置的激光发射壳体20的端面对准火炮身管的内腔，通过设备机架21上的三号电机22驱动二号丝杠24转动，从而实现将滑块25在双向导轨23上做直线伸缩运动，滑块25通过三角连接件26与套筒机壳1的另一端固定连接，实现激光发射壳体20在火炮身管的内部做直线伸缩运动的功能。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的激光发射壳体20的另一端外表面上沿圆周方向均匀的设有两个通孔；
本具体实施方式，采用激光发射壳体20的另一端外表面上沿圆周方向均匀的设有两个通孔，便于将调焦后的激光光束通过激光发射壳体20的另一端外表面上的通孔投射到火炮身管的内壁上。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的激光光纤2的轴线与激光扩束聚焦镜组11的轴线共线。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的激光扩束聚焦镜组11的轴线与45°反光镜12的轴线共线。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的激光光纤夹持组件与激光发射壳体20的一端的凸台端面的通孔内部滑动连接；
本具体实施方式，采用激光光纤夹持组件与激光发射壳体20的一端的凸台端面的通孔内部滑动连接，实现对激光光束进行调焦。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的一号电机3通过电机座与伸缩壳体19的内部固定连接。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的二号电机18通过电机座与伸缩壳体19的内部固定连接。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的套筒机壳1、伸缩壳体19和激光发射壳体20同轴设置；
本具体实施方式，采用套筒机壳1、伸缩壳体19和激光发射壳体20同轴设置，保证有激光光纤发射的光束的水平度。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的激光淬火装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，所述的激光光纤2发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组11，并投射到45°反光镜12，通过45°反光镜12将光束反射到激光发射壳体20的另一端外表面上的通孔处。
工作原理
在使用时，将被加工的火炮身管的一端放置在一号滚轮支架27上，将被加工的火炮身管的另一端放置在二号滚轮支架28上，将该装置的激光发射壳体20的端面对准火炮身管的内腔，通过设备机架21上的三号电机22驱动二号丝杠24转动，从而实现将滑块25在双向导轨23上做直线伸缩运动，滑块25通过三角连接件26与套筒机壳1的另一端固定连接，实现激光发射壳体20在火炮身管的内部做直线的伸缩运动；
采用沿激光发射壳体20的轴线对称设置，二号电机18的输出端上设有一号齿轮17，且一号齿轮17与二号齿轮16啮合，一号电机3的输出端通过联轴器4与一号丝杠6的一端连接，联轴器4与一号丝杠6的一端之间设有轴承座5，一号丝杠6上设有一号丝杠螺母7，一号丝杠螺母7的外表面与滑板8的一端固定连接，伸缩壳体19的内壁上设有一个导轨9，且导轨9上设有一个导轨滑块10，且滑板8的另一端顶部与导轨滑块10的上端固定连接，激光发射壳体20的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板8的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，从而实现对激光光纤2端面与激光扩束聚焦镜组11之间的距离，从而实现调焦的目的；
采用伸缩壳体19的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承14和二号滚动轴承15，激光发射壳体20的一端依次穿过二号滚动轴承15的内圈和一号滚动轴承14的内圈，激光发射壳体20的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮16，伸缩壳体19的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机3和二号电机18，且一号电机3和二号电机18沿激光发射壳体20的轴线对称设置，二号电机18的输出端上设有一号齿轮17，且一号齿轮17与二号齿轮16啮合，实现激光发射壳体20的一个径向转动，且激光光纤2发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组11，并投射到45°反光镜12，通过45°反光镜12将光束反射到激光发射壳体20的另一端外表面上的通孔处，从而实现对火炮身管内腔的淬火作业。

Claims (10)

1.一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：它包括套筒机壳(1)、激光光纤(2)、一号电机(3)、联轴器(4)、轴承座(5)、一号丝杠(6)、一号丝杠螺母(7)、滑板(8)、导轨(9)、导轨滑块(10)、激光扩束聚焦镜组(11)、45°反光镜(12)、一号滚动轴承(14)、二号滚动轴承(15)、二号齿轮(16)、一号齿轮(17)、二号电机(18)、伸缩壳体(19)和激光发射壳体(20)；
套筒机壳(1)为两端开口的圆柱体状，套筒机壳(1)的一端与伸缩壳体(19)的一端固定连接，伸缩壳体(19)的内壁上从左到右依次嵌设有一号滚动轴承(14)和二号滚动轴承(15)，激光发射壳体(20)的一端依次穿过二号滚动轴承(15)的内圈和一号滚动轴承(14)的内圈，激光发射壳体(20)的一端设有凸台，且凸台上设有二号齿轮(16)，伸缩壳体(19)的内壁上沿圆周方向均匀的设有一号电机(3)和二号电机(18)，且一号电机(3)和二号电机(18)沿激光发射壳体(20)的轴线对称设置，二号电机(18)的输出端上设有一号齿轮(17)，且一号齿轮(17)与二号齿轮(16)啮合，一号电机(3)的输出端通过联轴器(4)与一号丝杠(6)的一端连接，联轴器(4)与一号丝杠(6)的一端之间设有轴承座(5)，一号丝杠(6)上设有一号丝杠螺母(7)，一号丝杠螺母(7)的外表面与滑板(8)的一端固定连接，伸缩壳体(19)的内壁上设有一个导轨(9)，且导轨(9)上设有一个导轨滑块(10)，且滑板(8)的另一端上部与导轨滑块(10)的上端固定连接，激光发射壳体(20)的一端的凸台端面设有通孔，且通孔内部设有激光光纤夹持组件，滑板(8)的另一端底部与激光光纤夹持组件连接，激光发射壳体(20)的内部从左到右依次设有激光扩束聚焦镜组(11)和45°反光镜(12)，激光光纤(2)的一端依次穿过套筒机壳(1)和伸缩壳体(19)之后，插入到激光光纤夹持组件的内部。
2.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：还包括设备机架(21)、三号电机(22)、双向导轨(23)、二号丝杠(24)、滑块(25)和三角连接件(26)；
设备机架(21)上表面从左到右依次设有三号电机(22)和双向导轨(23)，三号电机(22)的输出端与二号丝杠(24)的一端固定连接，双向导轨(23)上设有滑块(25)，滑块(25)的底部设有螺母，且螺母与二号丝杠(24)配合连接，滑块(25)的上表面设有三角连接件(26)，三角连接件(26)的一端与套筒机壳(1)的另一端固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的激光发射壳体(20)的另一端外表面上沿圆周方向均匀的设有两个通孔。
4.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的激光光纤(2)的轴线与激光扩束聚焦镜组(11)的轴线共线。
5.根据权利要求4所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的激光扩束聚焦镜组(11)的轴线与45°反光镜(12)的轴线共线。
6.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的激光光纤夹持组件与激光发射壳体(20)的一端的凸台端面的通孔内部滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的一号电机(3)通过电机座与伸缩壳体(19)的内部固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的二号电机(18)通过电机座与伸缩壳体(19)的内部固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的套筒机壳(1)、伸缩壳体(19)和激光发射壳体(20)同轴设置。
10.根据权利要求1所述的一种火炮身管自动激光淬火装置，其特征在于：所述的激光光纤(2)发射光速，光束穿过激光扩束聚焦镜组(11)，并投射到45°反光镜(12)，通过45°反光镜(12)将光束反射到激光发射壳体(20)的另一端外表面上的通孔处。
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