CN114150136A - 一种轴类件高压水冷感应淬火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴类件高压水冷感应淬火装置，包括下平台、驱动下平台升降的下平台升降机构；上箱体的底部转动连接有上顶尖，下平台转动安装有与所述上顶尖同轴设置的下顶尖；上顶尖与下顶尖之间设有套设在所述轴类件外的感应加热线圈和感应加热线圈底部的冷却环，所述上箱体设有驱动所述感应加热线圈和冷却环同步升降的感应加热线圈升降机构。本装置较为轻便，操作简单，可以实现移动扫描淬火工艺，使其在淬火过程中不会发生表面开裂、烧熔等表面缺陷，被加工工件在旋转过程中可以保证其的定位精度，不会损坏工件。

Description

一种轴类件高压水冷感应淬火装置
技术领域
本发明涉及轴类件淬火技术领域，具体而言是一种轴类件高压水冷感应淬火装置。
背景技术
现代表面热处理技术主要有包括高能束淬火、感应淬火和火焰淬火等的表面相变热处理、包括渗碳、渗氮、渗金属以及碳氮共渗等化学热处理、包括物理气相沉积、化学气相沉积和热浸镀等表面覆层技术，而应用轴类件的普遍情景，表面覆层技术并不适合。而相对于相变热处理，化学热处理，它们的表面硬化层较小的投资成本较高。那么在表面相变热处理中，除了它耐磨性高、抗疲劳强度好之外，感应热处理它的资本投入相对相低并且因为它的冷却速度快，工件内外温度差大而硬化层容易被控制且范围较广泛。感应热处理它的原理是用无接触方式将电能传导进入被加工工件内部，并且在被加工工件内部直接产生热量从而提升自身热量，使被加工工件获得精良的综合性能的一种加热方法，而感应加热表面淬火是将交变电磁场当为淬火加热介质，从而产生电磁感应现象，即在被加工零件的表面产生巨大的涡流，从而得到快速加热，而且只要选用合理结构的感应器和合适的电流频率，就可以达到在表面热处理技术中速度最快。
工件表面质量要求有：(1)被加工工件表面不允许开裂、烧熔等表面缺陷；(2)淬硬层深度均匀，金相组织要在3-7级，洛式硬度满足50-58HRC；(3)需要满足环保、经济等社会性要求。但是现有的淬火装置并不能满足上述要求。
发明内容
根据上述技术问题，而提供一种轴类件高压水冷感应淬火装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种轴类件高压水冷感应淬火装置，包括底板，位于底板上方的上箱体，且底板和上箱体之间通过支撑轴连接，底板与上箱体之间具有下平台，上箱体上安装有驱动下平台升降的下平台升降机构；
上箱体的底部转动连接有上顶尖，上箱体的底部安装有驱动上顶尖围绕其轴线转动的伺服电机；上顶尖连接有夹持轴类件的旋转夹具装置；下平台转动安装有与上顶尖同轴设置的下顶尖；
旋转夹具装置与下顶尖之间设有套设在轴类件外的感应加热线圈，上箱体设有驱动感应加热线圈升降的感应加热线圈升降机构，且感应加热线圈升降机构上安装有与感应加热线圈同步运动的冷却环，冷却环套设在轴类件外，并用于向轴类件喷洒淬火剂。
进一步地，冷却环包括喷水环，喷水环靠近上顶尖轴线的一侧具有多个喷水口，喷水环的入口通过管路与通水管连通。
进一步地，下平台升降机构包括竖直设置的下平台丝杠，下平台丝杠的丝杠轴的上下两端分别与上箱体和底板转动连接，且下平台丝杠的丝杠轴的上端穿过上箱体的上表面，并连接有驱动下平台丝杠的丝杠轴转动的下平台丝杠驱动机构；下平台丝杠的输出端与下平台固定连接。
进一步地，下平台丝杠驱动机构为手轮，手轮与下平台丝杠的丝杠轴键连接。
进一步地，感应加热线圈升降机构包括竖直设置的感应加热线圈丝杠，感应加热线圈丝杠的丝杠轴的上下两端分别与上箱体和底板转动连接，且感应加热线圈丝杠的丝杠轴的上端穿入上箱体内，并与驱动感应加热线圈丝杠的丝杠轴转动的感应加热线圈丝杠驱动机构连接，感应加热线圈丝杠的输出端与感应加热线圈和冷却环固定连接。
进一步地，感应加热线圈丝杠驱动机构包括设置在上箱体上部的第一伺服电机，第一伺服电机的齿轮轴穿入上箱体内，并与固定在感应加热线圈丝杠的丝杠轴上端的大齿轮啮合；大齿轮的外径大于齿轮轴上的齿轮的外径。
进一步地，感应加热线圈丝杠的输出端靠近支撑轴的一端固定有与支撑轴滑动配合的滑块。
进一步地，旋转夹具装置包括套在上顶尖外，并与上顶尖固定连接的拨盘，拨盘的下方固定连接有鸡心夹头。
进一步地，感应加热线圈与轴类件之间的间隙为2mm，匝数为2匝。
进一步地，淬火剂为质量含量为10％的盐溶液。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本装置较为轻便，操作简单，可以实现移动扫描淬火工艺，且鸡心夹头和上、下顶尖共同轴向定位棒料，使其在淬火过程中不会发生表面开裂、烧熔等表面缺陷，被加工工件在旋转过程中可以保证其的定位精度，不会损坏工件。
2、采用感应加热线圈进行加热，冷却环同步淬火，使淬硬层深度均匀，金相组织要在3-7级，洛式硬度满足50-58HRC。
3、无污染物，满足环保等要求。
基于上述理由本发明可在轴类件淬火等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中一种轴类件高压水冷感应淬火装置结构主示图(去除壳体)。
图2为本发明具体实施方式中一种轴类件高压水冷感应淬火装置结构侧示图(具有壳体)。
图3为本发明具体实施方式中感应加热线圈丝杠输出端与感应加热线圈和冷却环连接示意图。
图4为本发明具体实施方式中冷却环俯视图。
图5为本发明具体实施方式中冷却环剖视图。
图6为本发明具体实施方式中感应加热线圈丝杠驱动机构结构示意图。
图中：1、底板；2、上箱体；3、支撑轴；4、下平台；5、下平台升降机构；501、下平台丝杠；502、手轮；6、上顶尖；601、上顶尖轴承；7、伺服电机；8、轴类件；9、旋转夹具装置；901、拨盘；902、鸡心夹头；10、下顶尖；1001、角接触轴承；11、感应加热线圈；12、感应加热线圈升降机构；1201、感应加热线圈丝杠；1202、第一伺服电机；1203、大齿轮；1204、滑块；1205、第二辅助块；1206、第一辅助块；13、冷却环；1301、喷水环；1302、连接板；1303、通水管；14、壳体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1～6所示，一种轴类件高压水冷感应淬火装置，包括机架，机架包括底板1、位于底板上方的上箱体2、连接底板1和上箱体2的四根支撑轴3，底板1与上箱体2之间具有下平台4，上箱体2上安装有驱动下平台4升降的下平台升降机构5；
上箱体2的底部转动连接有上顶尖6，上顶尖与上箱体之间通过带有方形轴承座的上顶尖轴承601与上箱体1转动连接，且上顶尖轴承601的轴承座通过螺钉固定在上箱体2的底部凹槽内；
上箱体2的底部通过支架安装有驱动上顶尖6围绕其轴线转动的伺服电机7；上顶尖6连接有夹持轴类件8的旋转夹具装置9；下平台4转动安装有与上顶尖6同轴设置的下顶尖10；下顶尖10通过固定在下平台4上的角接触轴承1001、轴承端盖和螺栓螺母等结构与下平台4转动连接。
旋转夹具装置9与下顶尖10之间设有套设在轴类件8外的感应加热线圈11，感应加热线圈11与轴类件8之间的间隙为2mm，匝数为2匝。
上箱体2设有驱动感应加热线圈11升降的感应加热线圈升降机构12，且感应加热线圈升降机构12上安装有与感应加热线圈11同步运动的冷却环13，冷却环13套设在轴类件8外，并用于向轴类件8喷洒淬火剂。淬火剂为质量含量为10％的盐溶液。
冷却环13包括喷水环1301，喷水环1301通过连接板1302与感应加热线圈升降机构12的输出端连接，喷水环1301靠近上顶尖轴线的一侧具有多个喷水口，喷水环的入口通过管路与通水管1303连通。
下平台升降机构5包括竖直设置的下平台丝杠501，下平台丝杠501的丝杠轴的上下两端分别与上箱体2和底板1转动连接，下平台丝杠501的丝杠轴通过深沟球轴承、轴承端盖和密封圈等结构与上箱体2和底板1转动连接；且下平台丝杠501的丝杠轴的上端穿过上箱体2的上表面，并连接有驱动下平台丝杠501的丝杠轴转动的手轮502，手轮502与下平台丝杠501的丝杠轴键连接；下平台丝杠501的输出端与下平台4固定连接。下平台丝杠501为梯形丝杠。
感应加热线圈升降机构12包括竖直设置的感应加热线圈丝杠1201，感应加热线圈丝杠1201的丝杠轴的上下两端分别与上箱体2和底板1转动连接，感应加热线圈丝杠1201穿过下平台4，并与下平台4活动连接；感应加热线圈丝杠1201的底端通过固定安装在底板1上的丝杠座和设置在丝杠座内的深沟球轴承、轴承端盖、调整垫片等结构与底板1转动连接。感应加热线圈丝杠1201的上端与上箱体2的下表面连接处，通过固定在上箱体2内的深沟球轴承、固定盖、套筒等结构实现感应加热线圈丝杠1201与上箱体2的转动连接，且感应加热线圈丝杠1201的丝杠轴的顶端穿入上箱体2内，并与驱动感应加热线圈丝杠1201的丝杠轴转动的感应加热线圈丝杠驱动机构连接，感应加热线圈丝杠1201的输出端通过第一辅助块1206与连接板1302固定连接，感应加热线圈11与连接板1302固定连接。
感应加热线圈丝杠驱动机构包括设置在上箱体2上表面的第一伺服电机1202，第一伺服电机1202的齿轮轴穿入上箱体2内，并与固定在感应加热线圈丝杠1201的丝杠轴上端的大齿轮1203啮合；大齿轮1203的外径大于齿轮轴上的齿轮的外径。
感应加热线圈丝杠1201的输出端靠近图1中位于右侧的两根支撑轴3的一端固定有与支撑轴3滑动配合的滑块1204，滑块1204通过第二辅助块1205与感应加热线圈丝杠1201的输出端固定连接。
旋转夹具装置9包括套在上顶尖6外，并与上顶尖6固定连接的拨盘901，拨盘901的下方固定连接有鸡心夹头902。本实施例中鸡心夹头902的型号为VDC-50。
机架外套有壳体14。
使用状态下：首先通过下平台升降机构5调整下平台位置，使上顶尖6和下顶尖10顶住轴类件8的顶部和底部中心，采用鸡心夹头902将轴类件8夹紧；然后通过感应加热线圈升降机构12将感应加热线圈11移动到轴类件8的底端，然后开启伺服电机7电机开关，待轴类件8匀速旋转时打开感应加热线圈11开关、冷却环13开关、感应加热线圈升降机构12的正转开关，使感应加热线圈11缓慢向上移动，预先设计感应加热线圈11尺寸和轴类件8间的相对距离，并且预先设计好大齿轮1203和第一伺服电机1202的输出轴上的齿轮轴和第一伺服电机1202的选型，以满足感应加热线圈11在一定的步进速度下，其加热速率正好可以使轴类件8表面全奥氏体化，加热上升的同时感应加热线圈11下方的冷却环13会喷出淬火剂，将加热后的轴类件8表面进行淬火，淬火剂选用10％的盐溶液。表面淬火完成后关闭所有开关，取下棒料完成后续工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轴类件高压水冷感应淬火装置，包括底板，位于底板上方的上箱体，且所述底板和所述上箱体之间通过支撑轴连接，其特征在于，所述底板与所述上箱体之间具有下平台，所述上箱体上安装有驱动所述下平台升降的下平台升降机构；
所述上箱体的底部转动连接有上顶尖，所述上箱体的底部安装有驱动所述上顶尖围绕其轴线转动的伺服电机；所述上顶尖连接有夹持轴类件的旋转夹具装置；所述下平台转动安装有与所述上顶尖同轴设置的下顶尖；
所述旋转夹具装置与所述下顶尖之间设有套设在所述轴类件外的感应加热线圈，所述上箱体设有驱动所述感应加热线圈升降的感应加热线圈升降机构，且所述感应加热线圈升降机构上安装有与所述感应加热线圈同步运动的冷却环，所述冷却环套设在所述轴类件外，并用于向所述轴类件喷洒淬火剂。
2.根据权利要求1所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述冷却环包括喷水环，所述喷水环靠近所述上顶尖轴线的一侧具有多个喷水口，所述喷水环的入口通过管路与通水管连通。
3.根据权利要求1所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述下平台升降机构包括竖直设置的下平台丝杠，所述下平台丝杠的丝杠轴的上下两端分别与所述上箱体和所述底板转动连接，且所述下平台丝杠的丝杠轴的上端穿过所述上箱体的上表面，并连接有驱动所述下平台丝杠的丝杠轴转动的下平台丝杠驱动机构；所述下平台丝杠的输出端与所述下平台固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述下平台丝杠驱动机构为手轮，所述手轮与所述下平台丝杠的丝杠轴键连接。
5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述感应加热线圈升降机构包括竖直设置的感应加热线圈丝杠，所述感应加热线圈丝杠的丝杠轴的上下两端分别与所述上箱体和所述底板转动连接，且所述感应加热线圈丝杠的丝杠轴的上端穿入所述上箱体内，并与驱动所述感应加热线圈丝杠的丝杠轴转动的感应加热线圈丝杠驱动机构连接，所述感应加热线圈丝杠的输出端与所述感应加热线圈和所述冷却环固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述感应加热线圈丝杠驱动机构包括设置在所述上箱体上部的第一伺服电机，所述第一伺服电机的齿轮轴穿入所述上箱体内，并与固定在所述感应加热线圈丝杠的丝杠轴上端的大齿轮啮合；所述大齿轮的外径大于所述齿轮轴上的齿轮的外径。
7.根据权利要求5所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述感应加热线圈丝杠的输出端靠近所述支撑轴的一端固定有与所述支撑轴滑动配合的滑块。
8.根据权利要求1所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述旋转夹具装置包括套在所述上顶尖外，并与所述上顶尖固定连接的拨盘，所述拨盘的下方固定连接有鸡心夹头。
9.根据权利要求1所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述感应加热线圈与所述轴类件之间的间隙为2mm，匝数为2匝。
10.根据权利要求1所述的一种轴类件高压水冷感应淬火装置，其特征在于，所述淬火剂为质量含量为10％的盐溶液。
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