CN210481437U - 一种球窝面激光淬火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热处理过程中使用的淬火装置，具体涉及以一种球窝面激光淬火装置。解决现有技术存在淬火面硬度偏低、不均匀，且棱角处存在微裂纹等缺陷。升降组件和变位机固定于安装平台上，横移组件垂直安装于升降组件上；激光器滑动连接于横移组件上，待加工件安装于设置在所述变位机上的安装卡盘中，且置于激光器下方，激光器发射的激光指向待加工件的球窝面；控制柜分别与变位机以及升降组件和横移组件中的驱动装置相连，用于控制变位机的变位移动，横移组件在升降组件上的相对滑动，以及激光器在横移组件上的轴向滑动；冷却气体管道固定于激光器上，冷却气体管道的出气口指向待加工件的球窝面。提高了工件球窝面进行高频感应淬火时的均匀性。

Description

一种球窝面激光淬火装置

技术领域

本实用新型属于热处理过程中所使用的淬火装置，具体涉及一种球窝面激光淬火装置。

背景技术

对于既要求表层具有高耐磨性和高抗疲劳强度，能承受较大冲击载荷，又要求整体具有良好塑性和韧性的工件，一般采用表面热处理实现工件表面相变硬化。

机械设备上某些零件存在球窝面，而球窝面在与另一零件连接运动时，存在严重磨损情况，故需对球窝面进行强化处理。目前常用的表面热处理方法为高频感应淬火，但在对工件球窝面进行高频感应淬火时，由于感应器与工件球窝面间的距离难以控制，导致球窝面加热不均匀，从而造成球窝面硬度偏低和不均匀，或者在棱角处出现微裂纹等问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在淬火面硬度偏低、不均匀，且棱角处易出现微裂纹等缺陷，本实用新型提供了一种球窝面激光淬火装置，以提高工件球窝面进行高频感应淬火时的均匀性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种球窝面激光淬火装置，其特殊之处在于，包括激光器、变位机、升降组件、横移组件、安装平台、冷却气体管道和控制柜；升降组件和变位机固定于安装平台上，横移组件垂直安装于升降组件上；激光器滑动连接于横移组件上，待加工件安装于设置在所述变位机上的安装卡盘中，且置于激光器下方，激光器发射的激光指向待加工件的球窝面；控制柜分别与变位机以及升降组件和横移组件中的驱动装置相连，用于控制变位机的变位移动，横移组件在升降组件上的相对滑动，以及激光器在横移组件上的轴向滑动；冷却气体管道固定于激光器上，冷却气体管道的出气口指向待加工件的球窝面。

进一步地，所述横移组件包括第一容腔、第一滚珠丝杠、第一滑轨和第一滑块；第一滚珠丝杠的螺杆与第一滑轨在第一容腔内平行布置；第一滑块与第一滑轨配合，第一滑块与第一滚珠丝杠的螺母固定连接；激光器与第一滑块固定连接；第一滚珠丝杠的螺杆一端与驱动装置的输出相连，所述驱动装置为伺服电机。

进一步地，所述升降组件包括第二容腔、第二滚珠丝杠、第二滑轨和第二滑块；第二滚珠丝杠的螺杆与第二滑轨在第二容腔内平行布置；第二滑块与第二滑轨配合，第二滑块与第二滚珠丝杠的螺母固定连接；横移组件与第二滑块固定连接；第二滚珠丝杠的螺杆一端与驱动装置的输出相连，所述驱动装置为伺服电机。

进一步地，第一滑块与第一滚珠丝杠的螺母为一体式结构，所述第一滚珠丝杠的螺母穿过第一滑轨与第一滑块固定连接，带动第一滑块在第一滑轨上滑动。

进一步地，第二滑块与第二滚珠丝杠的螺母为一体式结构，所述第二滚珠丝杠的螺母穿过第二滑轨与第二滑块固定连接，带动第二滑块在第二滑轨上滑动。

进一步地，所述冷却气体管道上还设有流量控制阀。

进一步地，所述冷却气体管道的出气口与待加工件淬火光斑水平距离为15-20mm，竖直距离为10-15mm。

进一步地，所述冷却气体管道中的冷却气体为氩气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型一种球窝面激光淬火装置，通过设置既可倾斜又可旋转的变位机作为工件台，使待加工件球窝面在加工时位置调整更加灵活。另外控制柜分别与变位机、升降组件和横移组件相连，控制变位机承载待加工件的移动、横移组件在升降组件上的相对滑动、以及激光器在横移组件上的轴向滑动，能够根据加工需求实时调节，使整个装置更加智能化和自动化，激光器上还固定有指向待加工件的冷却气体管道，在加工过程中降低待加工件球窝面温度，使待加工件球窝面在厚度方向温度分布更加均匀。以简单的结构、方便的操作和低廉的成本解决了工件球窝面进行高频感应淬火时所产生的淬火硬度低、硬度不均匀以及存在微裂纹等问题。

2.横移组件与升降组件之间的相对滑动、激光器在横移组件上的相对滑动，均采用了导轨加滚珠丝杠的组合来实现，实现滑动的同时，以合理的结构使激光器位置的调节更加多样灵活。

3.采用流量控制阀控制冷却气体气管中冷却气体的流量，保证了淬火过程中能够根据实际需求对冷却气体量进行调节，使淬火过程更加可靠和稳定。

4.采用氩气作为冷却气体，不仅能够对加工处有效降温，惰性气体还能保护待加工件表面，减少因加工带来的表面性质变化。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中横移组件的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中升降组件的结构示意图

其中，1-激光器；2-待加工件；3-变位机；4-冷却气体管道；5-流量控制阀；6-安装平台；7-升降组件；8-横移组件；9-控制柜；10-第一滑块；11-第一容腔；12-第一滑轨；13-第一滚珠丝杠；14-第二滑块；15-第二容腔；16-第二滑轨；17-第二滚珠丝杠。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本实用新型的限制。

参见图1，一种球窝面激光淬火装置，包括激光器1、变位机3、升降组件7、横移组件8、安装平台6、冷却气体管道4和控制柜9；升降组件7和变位机3固定于安装平台6上，使整个装置更加稳定，横移组件8垂直安装于升降组件7上，横移组件8能够沿升降组件7轴向滑动。激光器1滑动连接于横移组件8上，待加工件2安装在变位机3上且置于激光器1下方，激光器1向待加工件2发出淬火光斑，激光器1发射的激光指向待加工件2的球窝面，并且激光方向与待加工件2的球窝面切线相垂直。

变位机3能够同时实现倾斜和旋转两种运动，变位机3上还设有调节旋转运动的旋转按钮，待加工件2置于变位机3上设置的安装卡盘上，通过控制柜9的控制既可左右倾斜又可以轴向旋转，保证需要的加工角度，以及工件淬火过程中的一致性。

控制柜9分别与变位机3以及升降组件7和横移组件8相连，分别实时控制变位机3承载待加工件2的摆动和旋转，横移组件8在升降组件7上的相对滑动，以及激光器1在横移组件8上的轴向滑动，提高装置的自动化和智能性，能够根据加工需求，实时调整激光器1与待加工件2的位置。

冷却气体管道4固定于激光器1上，冷却气体管道4的出气口指向待加工件2的球窝面。待加工件2淬火加工的同时对其加工处进行冷却，及时降低加工球窝面的温度，使其温度分布更加均匀。冷却气体管道4可直接固定于激光器1的外部，也可以通过夹板可移动的固定于激光器1的外壁，其内通入氩气或者其他惰性气体作为冷却介质。冷却气体管道4的出口与激光器1射出的激光方向一致，吹气点应位于待加工件2淬火光斑的旁边，在淬火光斑移动方向的后方，距离淬火光斑水平距离15-20mm，竖直距离10-15mm，冷却气体管道4端部长度40mm的部分弯曲，使气流正好能够吹至淬火光斑。冷却气体管道4上还连接有流量控制阀5，便于对冷却介质的流量进行控制，从而保证淬火过程的可靠性和稳定性。

本实施例中激光器1沿横移组件8的滑动，以及横移组件8沿升降组件7的滑动均为丝杠传动。参见图2，横移组件8包括第一容腔11、第一滚珠丝杠13、第一滑轨12和第一滑块10；第一滚珠丝杠13的螺杆与第一滑轨12在第一容腔11内平行布置；第一滑块10与第一滑轨12配合，第一滑块10能够沿第一滑轨12运动，第一滑轨12有导向作用。第一滑块10与第一滚珠丝杠13的螺母固定连接，当螺母被螺杆驱动运动时，带动第一滑块10同步运动，激光器1与第一滑块10固定连接，从而带动激光器1沿第一滑轨12运动，第一滚珠丝杠13的螺杆一端与伺服电机输出相连，用于驱动第一滚珠丝杠13的螺杆转动。

如图3，升降组件7包括第二容腔15、第二滚珠丝杠17、第二滑轨16和第二滑块14；第二滚珠丝杠17的螺杆与第二滑轨16在第二容腔15内平行布置；第二滑块14与第二滑轨16接触能够沿第二滑轨16移动，第二滑块14与第二滚珠丝杠17的螺母固定连接，当螺母被螺杆驱动运动时，第二滑块被带动发生同步运动。横移组件8与第二滑块14固定连接；第二滚珠丝杠17的螺杆任一端与伺服电机输出端相连，伺服电机驱动第二滚珠丝杠17的螺杆转动时，带动螺母相应运动，从而带动第二滑块14和横移组件8沿第二滑轨16运动。

第一滚珠丝杠13和第二滚珠丝杠17的螺母与螺杆配合方式类似，以第一滚珠丝杠13为例，一种方式，第一滑轨12与第一滚珠丝杠13的螺杆上下相错平行布置，螺母外部的螺纹与螺杆配合；另一种方式，第一滑轨12与第一滚珠丝杠13的螺杆上下对其平行布置，螺母上设有螺纹通孔，螺杆穿过通孔与螺母配合。其他螺母与螺杆的配合也可使用，具体还要根据横移组件8和升降组件7的使用需求、装配要求、相应容腔进行设计选择。

第一滑块10与第一滚珠丝杠13的螺母、第二滑块14与第二滚珠丝杠17的螺母可以是分体式的，固定连接在一起，也可以是一体式设计，一体式设计的强度更高，但分体式设计便于加工和运输。本实施例给出一体式的设计，第一滑块10与第一滚珠丝杠13的螺母为一体式结构，所述第一滚珠丝杠13的螺母穿过第一滑轨12与第一滑块10固定连接，带动第一滑块10在第一滑轨12上滑动。第二滑块14与第二滚珠丝杠17的螺母为一体式结构，所述第二滚珠丝杠17的螺母穿过第二滑轨16与第二滑块14固定连接，带动第二滑块14在第二滑轨16上滑动。

上述的丝杠传动只是升降组件7和横移组件8的一种优化传动方式，激光器1沿横移组件8的相对滑动、横移组件8沿升降组件7的相对滑动，还可以是其他的传动方式，如滑槽等，只要能够实现相对滑动即可。

本实用新型的工作原理为：

需要加工待加工件2时，按照上述连接方式安装各部件，调整变位机3使得激光束垂直射于待加工件2的淬火面，根据加工需求将激光器1和横移组件8调节完毕后，首先启动变位机3的旋转按钮，使工件沿轴线旋转，再启动激光器1发出激光束，变位机3按规定程序进行角度调整，从而带动待加工件2改变倾斜度，使激光束对待加工件2球窝面进行扫描淬火，与此同时冷却气体管道4吹出冷却气体对淬火部位进行冷却降温，实现了待加工件2整个球窝面的淬火。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：包括激光器(1)、变位机(3)、升降组件(7)、横移组件(8)、安装平台(6)、冷却气体管道(4)和控制柜(9)；

升降组件(7)和变位机(3)固定于安装平台(6)上，横移组件(8)垂直安装于升降组件(7)上；

激光器(1)滑动连接于横移组件(8)上，待加工件(2)安装于设置在所述变位机(3)上的安装卡盘中，且置于激光器(1)下方，激光器(1)发射的激光指向待加工件(2)的球窝面；

控制柜(9)分别与变位机(3)以及升降组件(7)和横移组件(8)中的驱动装置相连，用于控制变位机(3)的变位移动，横移组件(8)在升降组件(7)上的相对滑动，以及激光器(1)在横移组件(8)上的轴向滑动；

冷却气体管道(4)固定于激光器(1)上，冷却气体管道(4)的出气口指向待加工件(2)的球窝面。

2.如权利要求1所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：所述横移组件(8)包括第一容腔(11)、第一滚珠丝杠(13)、第一滑轨(12)和第一滑块(10)；第一滚珠丝杠(13)的螺杆与第一滑轨(12)在第一容腔(11)内平行布置；第一滑块(10)与第一滑轨(12)配合，第一滑块(10)与第一滚珠丝杠(13)的螺母固定连接；激光器(1)与第一滑块(10)固定连接；第一滚珠丝杠(13)的螺杆一端与驱动装置的输出相连，所述驱动装置为伺服电机。

3.如权利要求1或2所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：所述升降组件(7)包括第二容腔(15)、第二滚珠丝杠(17)、第二滑轨(16)和第二滑块(14)；第二滚珠丝杠(17)的螺杆与第二滑轨(16)在第二容腔(15)内平行布置；第二滑块(14)与第二滑轨(16)配合，第二滑块(14)与第二滚珠丝杠(17)的螺母固定连接；横移组件(8)与第二滑块(14)固定连接；第二滚珠丝杠(17)的螺杆一端与驱动装置的输出相连，所述驱动装置为伺服电机。

4.如权利要求2所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：第一滑块(10)与第一滚珠丝杠(13)的螺母为一体式结构，所述第一滚珠丝杠(13)的螺母穿过第一滑轨(12)与第一滑块(10)固定连接，带动第一滑块(10)在第一滑轨(12)上滑动。

5.如权利要求3所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：第二滑块(14)与第二滚珠丝杠(17)的螺母为一体式结构，所述第二滚珠丝杠(17)的螺母穿过第二滑轨(16)与第二滑块(14)固定连接，带动第二滑块(14)在第二滑轨(16)上滑动。

6.如权利要求5所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：所述冷却气体管道(4)上还设有流量控制阀(5)。

7.如权利要求6所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：所述冷却气体管道(4)的出气口与待加工件(2)淬火光斑水平距离为15-20mm，竖直距离为10-15mm。

8.如权利要求7所述一种球窝面激光淬火装置，其特征在于：所述冷却气体管道(4)中的冷却气体为氩气。

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