CN205062116U - 一种用于托辊表面强化的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于托辊表面强化的装置，涉及一种托辊处理装置，包括：激光头，控制装置和三自由度数控工作台；激光头固定在夹持装置上，并与激光器连接；控制装置，采用闭环控制方式与所述激光器和三自由度数控工作台连接，控制激光器的工作和三自由度数控工作台的运动；三自由度数控工作台，包括水平工作台，以及以托辊中心轴为旋转轴的托辊旋转夹持机构，水平工作台在水平面内具有互相垂直的X向平移自由度的X向进给机构和Y向平移自由度的Y向进给机构。本实用新型可以提高辊面耐磨、耐热疲劳性能，提高托辊的使用寿命，解决输送机械运行过程中由于跑偏和凸弧段转弯易造成部分托辊筒体表面易发生磨损失效和疲劳破坏的问题。

Description

一种用于托辊表面强化的装置

技术领域

本实用新型涉及一种托辊处理装置，尤其涉及带式输送机托辊。

背景技术

带式输送机在实际运行过程中，由于安装精度不高、落料点不正等原因造成输送带跑偏，从而使一侧的托辊承受较大的压力和摩擦力，在长时间的交变载荷和高速高温摩擦下，筒体表面易出现疲劳裂纹和磨损失效，在高带速和恶劣的运行工况下，托辊失效更快，严重影响着整个输送机械设备的生产效率，在输送机凸弧段这种情况更明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种用于托辊表面强化的装置，提高辊面耐磨、耐热疲劳性能，提高托辊的使用寿命，以解决输送机械运行过程中由于跑偏和凸弧段转弯易造成部分托辊筒体表面易发生磨损失效和疲劳破坏的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种用于托辊表面强化的装置，包括：激光头，控制装置和三自由度数控工作台；

所述激光头固定在夹持装置上，并与激光器连接；

所述的控制装置，采用闭环控制方式与所述激光器和三自由度数控工作台连接，控制激光器的工作和三自由度数控工作台的运动；

所述三自由度数控工作台，包括水平工作台，以及以托辊中心轴为旋转轴的托辊旋转夹持机构，所述水平工作台在水平面内具有互相垂直的X向平移自由度的X向进给机构和Y向平移自由度的Y向进给机构，托辊旋转夹持机构的旋转轴平行于Y轴，激光头被夹持装置安装在X向进给机构上，并使激光束与托辊旋转夹持机构的旋转轴保持垂直。

作为选择，X向进给机构和Y向进给机构的平移，以及托辊旋转夹持机构的旋转均由交流伺服电机驱动。

作为选择，X向进给机构通过导轨与丝杠安装在Y向进给机构上，能够在Y向进给机构上沿Y向平移。

上述方案中，激光淬火是应用激光将金属材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变成马氏体，使材料表面硬化，同时硬化层内残留有压应力，从而大大提高材料的耐磨性和抗疲劳性能，且处理后表面基本无变形无粗糙度变化。激光淬火为自冷却方式，无需淬火液。本装置通过激光头在托辊柱面基体表面上形成若干条空间曲线强化带，空间曲线强化带为激光淬火形成的硬度高于未淬火基体的耐磨带。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案：如本实用新型，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本实用新型的有益效果：采用(激光)表面淬火技术，在托辊筒体表面形成了软硬结合的结构分布，淬火区硬度高，耐磨性好，基体组织硬度较低，具有良好的韧性，对提高辊面耐磨、耐热疲劳性能十分有利，从而提高托辊的使用寿命，解决了因托辊失效频繁更换的问题，且能满足高带速和恶劣工况的需要，利于输送机械整体生产效率的提高，非全表面硬化节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是经本实用新型装置强化后的托辊。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

参照图1，本实用新型的托辊外表面强化装置，包括控制装置2、三自由度数控工作台、激光头6、激光头夹持机构7，以及未图示的激光器和驱动系统。

图1中，三自由度数控工作台包括水平面内的具有X向平移自由度的X向进给机构3、Y向平移自由度的Y向进给机构4(两者在水平面内互相垂直)、以托辊中心轴为旋转轴的托辊旋转夹持机构5，三自由度数控工作台在Y向的移动通过丝杠8和导轨来完成。待加工托辊筒体1安装在托辊旋转夹持结构5上，具有绕A轴的转动自由度。激光头6固定在激光头夹持机构7上并使激光束与旋转轴A保持垂直，激光头夹持机构7安装在X向进给机构3上，借此，激光头具有水面面内相互垂直的X向、Y向自由度。激光头6用于对托辊筒体表面进行加热强化，由于激光器的结构及使用方法均为公知技术，在此不再赘述。

控制装置2与激光器和三自由度数控工作台连接，以控制、协调激光头6和三自由度数控工作台的动作，并根据预设的激光加工工艺参数和托辊筒体表面的空间曲线强化带D自动生成数控加工程序，对筒体1表面进行激光淬火强化。作为选择，控制装置2包括计算机，输入输出设备，信号转换、连接、处理部件，与所述激光器和三自由度数控工作台连接，可根据预设输入的加工工艺参数自动生成数控程序。

本实用新型在运行时，将待加工的托辊筒体1安装在托辊旋转夹持机构5上。

首先，针对托辊筒体1表面容易发生破坏的部位，模仿生物体表面软硬结合的结构设计成规律分布的空间曲线强化带D，再根据筒体材料设置激光加工参数包括离焦量、电流、频率等，接着启动装置对筒体表面进行加工。参考图2，空间曲线强化带宽度优选为2～5mm，深度为0.3～1mm，间隔为0.5～30mm，夹角为10～170度，硬度(HV)比未加工部分高280～320HV。该间隔是指不交叉的相邻两条空间曲线强化带之间的间隔，优选同一螺旋纹(优选平行螺旋纹)的相邻两条空间曲线强化带之间的间隔，该夹角是指相交叉的两条空间曲线强化带之间的夹角角度，以开口朝向托辊母线方向的夹角角度为准。优选空间曲线强化带在托辊柱面基体表面上交织形成网状纹理。

激光头按预设的工艺参数和加工路线对托辊筒体表面加热时，通过控制装置控制，对于批量生产的托辊筒体，X向进给量调整完成后，激光头只需由Y向进给机构驱动Y向的往返运动，托辊筒体1与托辊旋转夹持机构5由轴向进给机构驱动绕A轴的正反转运动，从而实现在托辊筒体表面加工形成软硬结合的空间曲线强化带D。

本实用新型装置具体实施例以使用成熟的DTII型标准托辊为例，根据凸弧段内侧托辊筒体表面承受摩擦力与剪应力易发生破坏的部位，激光表面淬火，材料为Q235钢，采用电流120A、脉宽8ms、频率5HZ、离焦量6.5、速度0.8mm/s的激光束对托辊筒体表面进行加工，形成的强化带宽度为3mm，深度为0.8mm，间隔为10mm，夹角为90度，测试强化区硬度为480HV，比未加工部分高280～320HV，将其与未加工的托辊安装在同一水平凸弧段使用，采用激光淬火的托辊耐磨性和耐热疲劳性明显提高，比未加工的托辊耐磨性提高了1倍。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于托辊表面强化的装置，其特征在于：包括：激光头，控制装置和三自由度数控工作台；

所述激光头固定在夹持装置上，并与激光器连接；

所述的控制装置，采用闭环控制方式与所述激光器和三自由度数控工作台连接，控制激光器的工作和三自由度数控工作台的运动；

所述三自由度数控工作台，包括水平工作台，以及以托辊中心轴为旋转轴的托辊旋转夹持机构，所述水平工作台在水平面内具有互相垂直的X向平移自由度的X向进给机构和Y向平移自由度的Y向进给机构，托辊旋转夹持机构的旋转轴平行于Y轴，激光头被夹持装置安装在X向进给机构上，并使激光束与托辊旋转夹持机构的旋转轴保持垂直。

2.如权利要求1所述的用于托辊表面强化的装置，其特征在于：X向进给机构和Y向进给机构的平移，以及托辊旋转夹持机构的旋转均由交流伺服电机驱动。

3.如权利要求1所述的用于托辊表面强化的装置，其特征在于：X向进给机构通过导轨与丝杠安装在Y向进给机构上，能够在Y向进给机构上沿Y向平移。