CN201537812U - 一种多功能数控设备 - Google Patents

Abstract

一种多功能数控设备，包括控制柜、数控机床、埋弧焊机及焊接电源，数控机床的刀架导轨对面一侧设有感应器导轨和设在感应器导轨上的感应装置；数控机床的主轴箱内设有二级变速齿轮传动装置；在数控机床的侧面设有一门架，门架的横梁上设有轴向移动小车和控制轴向水平移动小车移动的第一伺服电机单元，轴向水平移动小车上设有垂直移动小车及控制其垂直移动的第二伺服电机单元，埋弧焊机的机头及焊剂斗设在纵向垂直移动小车上，埋弧焊机的控制面板及焊丝盘设在轴向移动小车上；一台机床上能完成三种不同的工艺，既缩短了加工时间，减轻了工人的劳动强度，又提高堆焊质量，同时又可以避免因搬运造成的工件损坏。其结构紧凑，易操作，使用效果好。

Description

一种多功能数控设备

技术领域

本实用新型涉及一种多功能数控设备，尤其适用于集堆焊、热处理、车削一体化的圆柱形辊子的表面堆焊和修复。

背景技术

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。其中圆辊的堆焊修复就是一个非常重要的部分，例如在冶金工业中连铸机连铸辊、冷轧机冷轧辊以及热轧机热轧辊等在工作的过程中要承受高温氧化造成的磨损和交变机械应力和和热应力造成的裂纹等，还有矿山机械领域的辊压机挤压辊等在长期工作条件下也会出现磨损和裂纹的情况。

为了改善这些圆辊的性能，提高使用寿命，国内外使用最多的是堆焊合金的复合辊技术，堆焊金属均为含镍、钼、铌的低碳马氏体不锈钢，从而达到修复旧辊、提高寿命和降低成本的目的。为了保证圆辊堆焊层的均匀性，螺旋线堆焊法是最常用的堆焊方法。国内的一些焊接研究机构根据这一方法开发了堆焊设备，并设计了工艺路线，目前国内已有很多的专业圆辊堆焊企业，其产品也被大量的用在各大工业部门，但这些圆辊的质量差异很大，其中一个原因就是设备和工艺的陈旧。这些堆焊机床的机械结构基本相同，但控制方式多为RLC或PLC，加工精度得不到保证，而且只能完成堆焊工艺流程中的表层堆焊这一环节，对于热处理和车削则要另换设备，在搬运的过程中易造成工件损坏，其生产成本高，耗时费力，工人劳动强度大，给生产造成了很大的不便。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑，省时省力，易操作，具有集表层堆焊、热处理、车削于一身的多功能数控设备。

技术方案：本实用新型的多功能数控设备，包括控制柜，数控机床，埋弧焊机及焊接电源，所述数控机床的刀架导轨对面一侧设有感应器导轨和设在感应器导轨上的感应装置；数控机床的主轴箱内设有二级变速齿轮传动装置；在数控机床的侧面设有一门架，门架的横梁上设有轴向移动小车和控制轴向水平移动小车移动的第一伺服电机单元，轴向水平移动小车上设有垂直移动小车及控制其垂直移动的第二伺服电机单元，埋弧焊机的机头及焊剂斗设在纵向垂直移动小车上，埋弧焊机的控制面板及焊丝盘设在轴向移动小车上；

所述感应装置由感应器移动小车、纵向进给导轨、滚珠丝杠副、感应器支架、感应器、第三伺服电机单元构成，其中，纵向进给导轨设在感应器移动小车上、滚珠丝杠和第三伺服电机单元设在机床床身上，感应器支架设在纵向进给导轨上，感应器设在感应器支架上；

所述的二级变速齿轮传动装置包括第一传动轴、与第一传动轴平行设置的第二传动轴和与第一传动轴设在同一轴线上的主轴，第一传动轴上设有第一传动齿轮，主轴上设主轴齿轮，第二传动轴上设有与第一传动齿轮相啮合的第二传动齿轮和与主轴齿轮相啮合的滑移齿轮，滑移齿轮上设有拨叉，拨叉与设在主轴箱外壁上的第一变速手柄相连；第一传动轴与主轴之间设有离合器，离合器上分别设有拨叉，拨叉与设在主轴箱外壁上的第二变速手柄相连。

所述的第一伺服电机单元由轴向移动伺服电机与行星减速器构成；所述的第二伺服电机单元由垂直升降伺服电机与行星减速器构成；所述的第三伺服电机单元由感应器轴向移动伺服电机和减速器构成。

有益效果：本实用新型集堆焊、热处理、车削一于体，可在同一台设备上完成圆柱形辊子的表面堆焊、热处理和车削加工，大大提高了生产效率。设备的各个运动机构均采用数控控制，具有自动化程度高，加工精度高的优点，将其应用于生产可以减轻了工人的劳动负担，提高了产品合格率及堆焊质量的稳定性。在一台机床上可以完成三种不同的工艺，既缩短了加工时间，减轻了工人的劳动强度，又提高堆焊质量，同时又可以避免因搬运造成的工件损坏。其结构紧凑，易操作，使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构图；

图2是本实用新型的侧视结构图；

图3是本实用新型的主轴箱二级传动装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：

本实用新型的多功能数控设备，主要由控制柜1、数控机床、门架4、多个伺服电机单元、埋弧焊机及焊接电源18构成。数控机床包括机床床身28，主轴伺服电机23，与主轴伺服电机23相连接的摆线针轮减速器22，摆线针轮减速器22的输出轴上设有由小皮带轮19和大皮带轮20构成的皮带轮传动，大皮带轮20与内设有二级变速齿轮传动装置的主轴箱21相连，二级变速齿轮传动装置包括第一传动轴39、与第一传动轴39平行设置的第二传动轴47和与第一传动轴39设在同一轴线上的主轴46，第一传动轴39上设有第一传动齿轮41，主轴46上设主轴齿轮55，第二传动轴47上设有与第一传动齿轮41相啮合的第二传动齿轮48和与主轴齿轮55相啮合的滑移齿轮54，滑移齿轮54上设有拨叉49，拨叉49与设在主轴箱21外壁上的第一变速手柄50相连；第一传动轴39与主轴46之间设有离合器42，离合器42一部分通过花键配合安装在主轴46上，可沿主轴移动，另一部分则通过花键固定在第一传动轴39上，不能移动。与主轴相连的离合器上设有拨叉43，拨叉43与设在主轴箱21外壁上的第二变速手柄53相连。主轴46输出端上设有三爪卡盘26，机床床身28的尾部设有可伸缩式顶针尾座17，可伸缩式顶针尾座17通过滑动导轨副的形式安装。机床床身28的前侧设有刀架轴向移动滚珠丝杠27，控制刀架轴向移动，滚珠丝杠27的一端连接刀架轴向移动伺服电机24和减速器25，并设有刀架导轨31，刀架29通过第二轴向移动小车30设在刀架导轨31上，第二轴向移动小车与刀架轴向移动滚珠丝杠副27相配合。数控机床的刀架导轨31对面一侧设有感应器导轨36和设在感应器导轨36上的感应装置，感应装置由感应器移动小车32、滚珠丝杠副、纵向进给导轨33、感应器支架34、感应器35、第三伺服电机单元构成，其中，纵向进给导轨33设在感应器移动小车32上，滚珠丝杠副、第三伺服电机单元设在轴向移动小车32上，感应器支架34设在纵向进给导轨33上，感应器35设在感应器支架34上；第三伺服电机单元由感应器轴向移动伺服电机38和减速器37构成。门架4设在数控机床的侧面，门架4的横梁上设有轴向移动小车15和控制轴向水平移动小车15移动的第一伺服电机单元，第一伺服电机单元由轴向移动伺服电机2与行星减速器3构成；轴向水平移动小车15上设有垂直移动小车8及控制其垂直移动的第二伺服电机单元，第二伺服电机单元由垂直升降伺服电机11与行星减速器10构成；埋弧焊机的机头7及焊剂斗14设在纵向垂直移动小车8上，埋弧焊机的控制面板16及焊丝盘9设在轴向移动小车15上。焊接电源18采用可控硅弧焊整流器，在交流电压不变的情况下，通过改变直流输出电压的大小即可实现可控整流。门架4的功能主要是支撑埋弧焊的机头7，并供其轴向和上下移动。轴向移动伺服电机2和行星减速器3安装在门架4的左端，沿着门架4前面板平行铺设的两列四方向等载荷型直线滚动导轨5，每列导轨上装有两个滑块座，第一轴向小车15固定在四个滑块座上，在两列导轨5中间安装滚珠丝杠副6，滚珠丝杠副6一端固定一端简支安装，其左端通过联轴器与行星减速器3输出轴相连，滚珠丝杠副6螺母与第一轴向小车15相连。第一轴向小车15的垂直方向上铺设有两列四方向等载荷型直线导轨13，在导轨中间安装驱动机头上下移动的滚珠丝杠12，每列导轨上安装两个滑块座，垂直移动小车8固定在四个滑块座上，埋弧焊机头7在上下升降伺服电机11的驱动下上下运动。

减速器输出轴则通过平键安装V带轮20，同样主轴箱输入轴也通过平键与另一个V带轮19连接。主轴箱除了安装主轴外，通过离合器42与滑移齿轮48的相互配合实现二级机械变速，由一个离合器，两个拨叉机构、两根传动轴、一个主轴以及三个齿轮组成。

堆焊时，所需主轴转速低，这时可转动第二变速手柄53，通过第二拨叉43使离合器42分离，然后转动第一变速手柄50，通过第一拨叉49使滑移齿轮54和主轴齿轮55结合，这时第一传动轴39将扭矩传递给第二传动轴47，然后再传递给主轴46，可以获得较低的输出转速。

切削加工和感应加热时，需要较高的主轴转速，这时可转动第一变速手柄50，通过第一拨叉49使滑移齿轮54和主轴齿轮55分离，然后转动第二变速手柄53，通过第二拨叉43使离合器42结合，即可实现第一传动轴39与主轴46直接相连，输出较高转速。

工作过程：首先将需要堆焊的圆辊用行车吊至数控机床上部，用三爪卡盘26和可伸缩式顶针尾架17将圆辊固定，这时转动第一变速手柄50和第二变速手柄53，通过调整第一拨叉49和第二拨叉43，分别使离合器42分离，滑移齿轮48和主轴齿轮55啮合，调整后的主轴46具有较低转速范围。将门架4上的埋弧焊机头7移至圆辊的左端面处，根据圆辊的尺寸调整埋弧焊机头7的导前距离和倾斜角度。然后开启焊接电源18和电控柜1的电源，并在控制柜1的数控控制面板上设置相关运动参数，在焊机控制面板16上设置相关焊接参数，启动设备，门架4上的埋弧焊机7开始进行堆焊，同时主轴46在主轴伺服电机23的驱动下开始转动，埋弧焊机头7沿着门架横梁4轴向移动。根据设置的堆焊工艺参数，在始焊位置和终焊位置均是先沿圆周方向堆焊一周(即在不移动埋弧焊机头的情况下堆焊一周)。当堆焊完一层时，垂直升降伺服电机11驱动滚珠丝杠12，埋弧焊机头7向上提升，然后埋弧焊机头7向反方向继续堆焊，如此反复运动，直至达到设定的堆焊厚度。

堆焊完成之后，为了改善焊组织和消除焊接应力要对堆焊层进行550～565℃高温回火热处理。先将堆焊完的圆辊进行旋转缓冷至室温，然后停止圆辊转动，这时转动第二变速手柄53和第一变速手柄50，通过调整第一拨叉49和第二拨叉43，分别使滑移齿轮48和主轴齿轮55分离，使离合器42结合，调整后的主轴具有较高转速范围。根据圆辊尺寸和质量大小在圆辊下面增设一个或几个滚轮支架，感应器35选用半环形的，将感应器35移至圆辊左端，在控制柜1的数控控制面板上设置相关运动参数。启动设备，主轴46开始转动，根据需要转速范围为7.9～39.9r/min，同时感应器35在伺服电机38的驱动下沿着滑动导轨36移动，可调速范围为33～548r/min.当感应器35行至圆辊右端面时，在数控系统的控制下向反方向继续移动，圆辊转速保持不变，如此反复运动，直至获得满意的加热温度。

最后对圆辊进行车削加工，待圆辊冷却至室温后，选择合适的车刀固定在刀架29上，将刀架29移至圆辊右端面，根据工艺要求在数控控制面板上设置主轴转速、转向以及刀架轴向移动速度。启动设备，使主轴46转动，刀架29在伺服电机24的驱动下沿着导轨31移动，实现了圆辊的表面切削工作。

Claims (4)

1.一种多功能数控设备，包括控制柜(1)，数控机床，埋弧焊机及焊接电源(18)，其特征在于：所述数控机床的刀架导轨(31)对面一侧设有感应器导轨(36)和设在感应器导轨(36)上的感应装置；数控机床的主轴箱(21)内设有二级变速齿轮传动装置；在数控机床的侧面设有一门架(4)，门架(4)的横梁上设有轴向移动小车(15)和控制轴向水平移动小车(15)移动的第一伺服电机单元，轴向水平移动小车(15)上设有垂直移动小车(8)及控制其垂直移动的第二伺服电机单元，埋弧焊机的机头(7)及焊剂斗(14)设在纵向垂直移动小车(8)上，埋弧焊机的控制面板(16)及焊丝盘(9)设在轴向移动小车(15)上；

所述感应装置由感应器移动小车(32)、滚珠丝杠副、纵向进给导轨(33)、感应器支架(34)、感应器(35)、第三伺服电机单元构成，其中，纵向进给导轨(33)设在感应器移动小车(32)、滚珠丝杠副和第三伺服电机单元设在机床床身(28)上，感应器支架(34)设在纵向进给导轨(33)上，感应器(35)设在感应器支架(34)上；

所述的二级变速齿轮传动装置包括第一传动轴(39)、与第一传动轴(39)平行设置的第二传动轴(47)和与第一传动轴(39)设在同一轴线上的主轴(46)，第一传动轴(39)上设有第一传动齿轮(41)，主轴(46)上设主轴齿轮(55)，第二传动轴(47)上设有与第一传动齿轮(41)相啮合的第二传动齿轮(48)和与主轴齿轮(55)相啮合的滑移齿轮(54)，滑移齿轮(54)上设有拨叉(49)，拨叉(49)与设在主轴箱(21)外壁上的第一变速手柄(50)相连；第一传动轴(39)与主轴(46)之间设有离合器(42)，离合器(42)上分别设有拨叉(43)，拨叉(43)与设在主轴箱(21)外壁上的第二变速手柄(53)相连。

2.根据权利要求1所述的多功能数控设备，其特征在于：所述的第一伺服电机单元由轴向移动伺服电机(2)与行星减速器(3)构成。

3.根据权利要求1所述的多功能数控设备，其特征是：所述的第二伺服电机单元由垂直升降伺服电机(11)与行星减速器(10)构成。

4.根据权利要求1所述的多功能数控设备，其特征是：所述的第三伺服电机单元由感应器轴向移动伺服电机(38)和减速器(37)构成。

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