CN116640913A - 一种螺牙激光热处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于螺牙热处理技术领域，公开了一种螺牙激光热处理装置及方法，其包括工作台、夹具、旋转件、激光处理器以及驱动件。夹具设置于工作台上，夹具被配置为夹持工件。旋转件设置于工作台上，被配置为驱动夹具转动，夹具的旋转轴与工件的长度方向一致。激光处理器滑移设置于工作台上，激光处理器的滑移方向与工件的长度方向相垂直，激光处理器被配置为对工件上的螺牙发射激光。驱动件被配置为驱动激光处理器靠近或远离夹具。本发明通过对工件上螺牙所在位置的局部热处理，使得工件的螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度相符，以保证工件的螺牙部位热处理后的硬度能够达到设计需求。

Description

一种螺牙激光热处理装置及方法
技术领域
本发明涉及螺牙热处理技术领域，尤其涉及一种螺牙激光热处理装置及方法。
背景技术
热处理调质用于提高工件的综合机械性能，来满足工件规定的抗拉强度值和屈强比。为了提升螺牙的硬度，一般都需要对螺牙进行热处理。
现有技术中，螺牙热处理通常包括淬火，一般是通过高频脉冲加热工件的螺牙部分，或采用热处理炉将带有螺牙的工件整体加热到给定温度并保持一段时间，然后用选定的速度和方法使之冷却，从而达到提高螺牙硬度韧性的效果。但上述热处理的方式很难精确掌握螺牙部位被加热的实际温度，如裂纹，螺牙变形，甚至被熔毁坏，此外，螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度不符无法精准控制螺牙部位被加热的实际温度，导致其热处理后的硬度不能达到设计需求。
因此，上述问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺牙激光热处理装置及方法，使得工件的螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度相符，以保证工件的螺牙部位热处理后的硬度能够达到设计需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供一种螺牙激光热处理装置，用于对工件上螺牙所在的位置进行局部热处理，包括：
工作台；
夹具，设置于所述工作台上，所述夹具被配置为夹持所述工件；
旋转件，设置于所述工作台上，所述旋转件被配置为驱动所述夹具转动，所述夹具的旋转轴与所述工件的长度方向一致；
激光处理器，滑移设置于所述工作台上，所述激光处理器的滑移方向与所述工件的长度方向相垂直，所述激光处理器被配置为对所述工件上的螺牙发射激光；及
驱动件，被配置为驱动所述激光处理器靠近或远离所述夹具。
作为优选地，所述螺牙激光热处理装置还包括：
温度感测件，设置于所述夹具上，所述温度感测件被配置为检测所述工件上任意一侧螺牙的温度。
作为优选地，所述螺牙激光热处理装置还包括：
冷却件，设置于所述工作台上，所述冷却件被配置对所述工件上任意一侧的螺牙进行冷却。
作为优选地，所述旋转件为伺服电机，所述伺服电机设置于所述工作台上，所述夹具固定设置在所述伺服电机的输出轴上。
作为优选地，所述冷却件为液氮喷雾器。
本发明另一方面还提供一种基于上述的螺牙激光热处理装置的螺牙激光热处理方法，所述螺牙激光热处理方法包括以下步骤：
S1、所述工件装夹至所述夹具上；
S2、所述驱动件驱动所述激光处理器移动至预设位置；
S3、所述激光处理器对所述工件上的螺牙发射激光；
S4、所述旋转件驱动所述工件转动；
S5、所述工件加热至预设温度后，从所述夹具上取下所述工件，完成对螺牙的热处理。
作为优选地，所述螺牙激光热处理装置还包括：
温度感测件，设置于所述夹具上，所述温度感测件被配置为检测所述工件上任意一侧螺牙的温度。；
在步骤S4中还包括：在所述工件转动的过程中，所述温度感测件对所述工件圆周方向上多个位置的螺牙均进行温度检测，所述旋转件对所述工件的转速进行调整，当所述工件上温度较高的螺牙位置朝向所述激光处理器的一侧转动时，转速加快，反之，转速减缓。
作为优选地，所述螺牙激光热处理装置还包括：
冷却件，设置于所述工作台上，所述冷却件被配置对所述工件上任意一侧的螺牙进行冷却；
在步骤S4中还包括：当所述工件上任意一侧螺牙的温度超过预设值时，所述冷却件对所述工件上温度超过预设值的螺牙位置进行冷却。
作为优选地，所述步骤S4中还包括：当所述工件上螺牙温度较高的螺牙位置朝向所述激光处理器的一侧转动时，所述激光处理器功率减小，反之，所述激光处理器功率增大。
作为优选地，在步骤S4中还包括：当所述工件上的螺牙与所述夹具不同心转动时，且在所述工件上螺牙靠近所述激光处理器时，所述驱动件驱动所述激光处理器远离所述夹具，反之，所述驱动件驱动所述激光处理器靠近所述夹具，以保证所述工件转动的过程中所述螺牙与所述激光处理器之间的间距一致。
本发明的有益效果：
本发明通过旋转件驱动工件转动的同时，激光处理器对工件上螺牙进行发射激光，随着工件的转动，完成对工件圆周方向上所有螺牙的激光热处理，从而能够实现对工件上螺牙所在位置的局部热处理，进而能够减少甚至规避现有技术中对工件进行整体加热容易使得工件出现变形、裂纹等现象，同时使得工件的螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度相符，以保证工件的螺牙部位热处理后的硬度能够达到设计需求。
附图说明
图1是本发明提供的螺牙激光热处理装置的结构示意图一；
图2是本发明提供的螺牙激光热处理装置的结构示意图二；
图3是本发明提供的螺牙激光热处理方法的流程图。
图中：
1、工作台；2、夹具；3、旋转件；4、激光处理器；5、冷却件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。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结构。
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。
基于前文述及的内容，现有技术中一般是通过高频脉冲加热工件的螺牙部分，或采用热处理炉将带有螺牙的工件整体加热到给定温度并保持一段时间，然后用选定的速度和方法使之冷却，从而达到提高螺牙硬度韧性的效果。但上述热处理的方式很难精确掌握螺牙部位被加热的实际温度，如过纹，螺牙会变形，甚至被熔毁坏，此外，螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度不符，导致其热处理后的硬度不能达到设计需求。
请参阅图1至图3，本实施例提供一种螺牙激光热处理装置及方法，该螺牙激光热处理装置用于对工件上螺牙所在的位置进行局部热处理，其包括工作台1、夹具2、旋转件3、激光处理器4以及驱动件(图中未标示)。其中，夹具2设置于工作台1上，夹具2被配置为夹持工件。旋转件3设置于工作台1上，被配置为驱动夹具2转动，夹具2的旋转轴与工件的长度方向一致。激光处理器4滑移设置于工作台1上，激光处理器4的滑移方向与工件的长度方向相垂直，激光处理器4被配置为对工件上的螺牙发射激光。驱动件被配置为驱动激光处理器4靠近或远离夹具2。
需要说明的是，在本实施例中，夹具2为卡爪，卡爪为现有技术，不做赘述。当然，在其他实施例中，夹具2也可以根据工件进行定制，对此不作具体要求和限制。另外，激光处理器4也为现有技术，激光处理器4的具体型号，根据工件的加工需求进行选择，其中，激光处理器4的关键参数对应工件的尺寸、形状、加热温度等条件进行选择。
基于上述螺牙激光热处理装置的螺牙激光热处理方法可以包括如下步骤：
S1、工件装夹至夹具2上；
S2、驱动件驱动激光处理器4移动至预设位置；
S3、激光处理器4对工件上的螺牙发射激光；
S4、旋转件3驱动工件转动；
S5、工件加热至预设温度后，从夹具2上取下工件，完成对螺牙的热处理。
可以理解的是，通过旋转件3驱动工件转动的同时，激光处理器4对工件上螺牙进行发射激光，随着工件的转动，完成对工件圆周方向上所有螺牙的激光热处理，从而能够实现对工件上螺牙所在位置的局部热处理，进而能够减少甚至规避现有技术中对工件进行整体加热容易使得工件出现变形、裂纹等现象，同时使得工件的螺牙部位被加热的实际温度与设计的热处理温度相符，以保证工件的螺牙部位热处理后的硬度能够达到设计需求。
具体地，旋转件3为伺服电机，伺服电机设置于工作台1上，夹具2固定设置在伺服电机的输出轴上。可以理解的是，伺服电机具有精度高、运转平稳、能承受较大负载等优点，从而能够保证螺牙激光热处理装置的正常工作。
优选地，螺牙激光热处理装置还包括温度感测件(图中未标示)，温度感测件设置于夹具2上，温度感测件被配置为检测工件上任意一侧螺牙的温度。具体地，温度感测件设置在夹具2靠近工件的任意一侧。需要说明的是，温度感测件可以选择现有技术中的任意一种无接触式温度传感器，如，红外温度传感器。
进而上述步骤S4中还包括：在工件转动的过程中，温度感测件对工件圆周方向上多个位置的螺牙均进行温度检测，旋转件3对工件的转速进行调整，当工件上螺牙温度较高的螺牙位置朝向激光处理器4的一侧转动时，转速加快，反之，转速减缓。
可以理解的是，在上述对螺牙激光热处理的过程中，如旋转件3驱动工件匀速转动，会使得最先被激光照射的螺牙位置，温度会高于其他螺牙位置，进而会导致螺牙在圆周方向上的多个位置硬度不均。为改善上述问题，旋转件3根据温度感测件对工件圆周方向上多个位置的螺牙检测的温度，对工件的转速进行适应性调整，能够保证多个位置的螺牙温度一致性更好，从而能够获得更好的热处理结果。
为保证工件上的螺牙在圆周方向上的多个位置的温度更均匀，上述步骤S4中还包括：当工件上螺牙温度较高的螺牙位置朝向激光处理器4的一侧转动时，激光处理器4功率减小，反之，激光处理器4功率增大。
可以理解的是，激光处理器4根据温度感测件对工件圆周方向上多个位置的螺牙检测的温度，适应性地调整自身功率的大小，从而能够保证多个位置的螺牙温度一致性更好，进而能够获得更好的热处理结果。
进一步地，螺牙激光热处理装置还包括冷却件5，冷却件5设置于工作台1上，冷却件5被配置能够对工件上任意一侧的螺牙进行冷却。在本实施例中，冷却件5为液氮喷雾器。需要说明的是，液氮喷雾器为现有技术，技术成熟，冷却效果好。
进而上述步骤S4中还包括：当工件上任意一侧螺牙的温度超过预设值时，冷却件5对工件上温度超过预设值的螺牙位置进行冷却。可以理解的是，当工件上任意一侧螺牙的温度超过预设值时，利用冷却件5对对工件上温度超过预设值的螺牙位置进行冷却，冷却效果好，有助于提高效率。
为提升螺牙热处理装置的适用性，上述步骤S4中还包括：当工件上的螺牙与夹具2不同心转动时，且在工件上螺牙靠近激光处理器4时，驱动件驱动激光处理器4远离夹具2，反之，驱动件驱动激光处理器4靠近夹具2，以保证工件转动的过程中螺牙与激光处理器4之间的间距一致。
可以理解的是，驱动件根据工件的转动状态驱动激光处理器4进行移动，以保证工件转动的过程中螺牙与激光处理器4之间的间距一致，从而使得螺牙激光热处理装置能够适用不同类型的工件。
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，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。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)

1.一种螺牙激光热处理装置，用于对工件上螺牙所在的位置进行局部热处理，其特征在于，包括：
工作台(1)；
夹具(2)，设置于所述工作台(1)上，所述夹具(2)被配置为夹持所述工件；
旋转件(3)，设置于所述工作台(1)上，所述旋转件(3)被配置为驱动所述夹具(2)转动，所述夹具(2)的旋转轴与所述工件的长度方向一致；
激光处理器(4)，滑移设置于所述工作台(1)上，所述激光处理器(4)的滑移方向与所述工件的长度方向相垂直，所述激光处理器(4)被配置为对所述工件上的螺牙发射激光；及
驱动件，被配置为驱动所述激光处理器(4)靠近或远离所述夹具(2)。
2.根据权利要求1所述的螺牙激光热处理装置，其特征在于，所述螺牙激光热处理装置还包括：
温度感测件，设置于所述夹具(2)上，所述温度感测件被配置为检测所述工件上任意一侧螺牙的温度。
3.根据权利要求2所述的螺牙激光热处理装置，其特征在于，所述螺牙激光热处理装置还包括：
冷却件(5)，设置于所述工作台(1)上，所述冷却件(5)被配置对所述工件上任意一侧的螺牙进行冷却。
4.根据权利要求1所述的螺牙激光热处理装置，其特征在于，所述旋转件(3)为伺服电机，所述伺服电机设置于所述工作台(1)上，所述夹具(2)固定设置在所述伺服电机的输出轴上。
5.根据权利要求3所述的螺牙激光热处理装置，其特征在于，所述冷却件(5)为液氮喷雾器。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的螺牙激光热处理装置的螺牙激光热处理方法，其特征在于，所述螺牙激光热处理方法包括以下步骤：
S1、所述工件装夹至所述夹具(2)上；
S2、所述驱动件驱动所述激光处理器(4)移动至预设位置；
S3、所述激光处理器(4)对所述工件上的螺牙发射激光；
S4、所述旋转件(3)驱动所述工件转动；
S5、所述工件加热至预设温度后，从所述夹具(2)上取下所述工件，完成对螺牙的热处理。
7.根据权利要求6所述的螺牙激光热处理方法，其特征在于，所述螺牙激光热处理装置还包括：
温度感测件，设置于所述夹具(2)上，所述温度感测件被配置为检测所述工件上任意一侧螺牙的温度；
在步骤S4中还包括：在所述工件转动的过程中，所述温度感测件对所述工件圆周方向上多个位置的螺牙均进行温度检测，所述旋转件(3)对所述工件的转速进行调整，当所述工件上温度较高的螺牙位置朝向所述激光处理器(4)的一侧转动时，转速加快，反之，转速减缓。
8.根据权利要求7所述的螺牙激光热处理方法，其特征在于，所述螺牙激光热处理装置还包括：
冷却件(5)，设置于所述工作台(1)上，所述冷却件(5)被配置对所述工件上任意一侧的螺牙进行冷却；
在步骤S4中还包括：当所述工件上任意一侧螺牙的温度超过预设值时，所述冷却件(5)对所述工件上温度超过预设值的螺牙位置进行冷却。
9.根据权利要求7所述的螺牙激光热处理方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括：当所述工件上温度较高的螺牙位置朝向所述激光处理器(4)的一侧转动时，所述激光处理器(4)功率减小，反之，所述激光处理器(4)功率增大。
10.根据权利要求6所述的螺牙激光热处理方法，其特征在于，在步骤S4中还包括：当所述工件上的螺牙与所述夹具(2)不同心转动时，且在所述工件上的螺牙靠近所述激光处理器(4)时，所述驱动件驱动所述激光处理器(4)远离所述夹具(2)，反之，所述驱动件驱动所述激光处理器(4)靠近所述夹具(2)，以保证所述工件转动的过程中所述螺牙与所述激光处理器(4)之间的间距一致。
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