CN2175764Y

CN2175764Y - 缸套激光淬火机床

Info

Publication number: CN2175764Y
Application number: CN 93208888
Authority: CN
Inventors: 杨可传; 陶曾毅; 毕芳泉; 方宁俐; 孙长青
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2003-04-05

Abstract

本实用新型提供了一种与大功率激光器配套使用的缸套激光淬火专用设备。两个缸套采用气动卡爪装夹在一对旋转盘上；由微机控制步进电机带动蜗轮减速器、精密丝杠副、升降进给器和直线滚动轴承等系列传动机构来驱使双激光头同时作相向直线进给运动，从而使两缸套内壁淬火时的进退过程紧密衔接，交替进行，构成机床在Z轴方向双工位同时工作的特征。该机床结构紧凑，运行平稳可靠，光源利用率及生产效率高，适宜于工业生产。

Description

本实用新型涉及一种缸套激光淬火专用机床，尤其是适用于缸套内壁激光淬火的专用机床。

用高能量密度的激光束对各类缸套进行激光热处理新工艺可显著提高缸套的耐磨性和疲劳强度，延长使用寿命，因而具有良好的社会和经济效益。纵观工件表面激光淬火方式无非有以下几种：1、聚焦光束作曲线（含直线）扫描运动，而工件不动。2、聚焦光束完全静止不动，只是工件相对于光束合成曲线（含直线）扫描运动。3、聚焦光束只作匀速直线运动，而工件旋转，合成曲线扫描运动。按第一种方式设计的装置弊多利少，影响工件淬火质量且不安全，故较少采用。专利号“89210618.2”名称为“激光热处理机”中设计的是一种多功能激光热处理机，涉及前述的第二、三种方式兼而有之，可根据需要灵活选择。这种装置虽然集多功能于一体，但不专一化，因而机构设置复杂，机体庞大却工件运动范围有限，造价昂贵，只适宜于实验室的激光加工研究工作，不适于工业生产的需要。专利号“86104349”名称为“长圆筒内表面激光热处理方法及装置”一文中，其聚焦光束的运动属前述第三种方式。由于光束要通过三级平面镜多次反射导入，光能损失较多，球面聚焦镜处于长筒淬火过程中也难以防止污染而影响淬火质量，且这种长筒的装卸夹持方式对缸套很不方便，不切合缸套的生产实际。

以上三类装置不足之处在于都是单工位工作方式，因此未能最大限度地利用光源，工件处理效率也不高。

本实用新型的任务在于克服上述各类装置之不足，采用一种最经济合理的双工位淬火方式，为工业生产提供适于各类缸套内壁的激光淬火机床。

本实用新型的任务是这样来实现的：该机床具有一对平面反射镜，其中一个反射镜的镜座与气动机构相联，控制该镜的前后平移；具有一对平行的升降进给器，分别位于每片反射镜的正下方，进给器的上端各与其对应的传动机构相联，下端各接有激光头；具有一对放置缸套的气动卡盘，两个步进电机分别带动各卡盘旋转。

本实用新型的优点在于：

1、该机床在Z轴方向具有两个对称平行的工位，可连续不断地对缸套进行激光淬火，适于工业生产的需要。

2、该机床结构简单、紧凑，便于控制和操作，占地面积小，只需一台激光器便可完成相当于两台单工位缸套激光淬火装置的工作量，光源利用率高，故设备总成本及产品成本相对低廉。

3、该机床的升降进给器采用蜗轮蜗杆和精密滚珠丝杠及直线滚动轴承传动机构，因此淬火进给运动平稳灵活，机构磨损振动小，工作稳定可靠，工件表面淬火质量好。

4、缸套的交替淬火过程与光源光闸的启闭均由微机系统实现联动控制，具有半自动化程度，工作效率达到最高水平。

图1是该机床一种实施例的外形结构及原理示意图，其中图1A是主视图，图1B是侧视图。

图2是导光系统装配筒图。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，机床上部有一片可移动的平面反射镜1及一片固定不动的平面反射镜2，一对升降进给器3、4及一对具有聚焦及反射功能的激光头5、6。为了美观起见，机床顶部及平面镜1、2外围装有一壳罩7，壳罩7朝向激光器26窗口的一侧开有一个大约φ80mm的入光孔8，平面反射镜1、2呈45度安装在通过入光孔8中心的水平轴线上的适当处。机床下部为底座9，底座9前半部为一箱体式工作台10，工作台面对称装着两个带气动卡爪的旋转卡盘11与12。在箱体内前后交错安装有两台步进电机（图中仅示出一台步进电机13），分别与相应的蜗轮蜗杆减速器联接（图中仅示出一台减速器14），而蜗轮减速器则各与旋转卡盘11、12的中轴相联，因而装夹的缸套可作无级调速旋转。

如图2所示，动镜1的镜座15与一气阀、气缸机构16相联，通过压缩空气驱动而使动镜1前后平移。对应于动镜1的正下方是一个管筒式的升降进给器3，带动升降进给器3的传动机构可由步进电机17、蜗轮蜗杆减速器18及滚珠丝杠副19组成，它们依次相联接。为了装配方便，在升降进给器的外围可装有一壳筒20，步进电机17和减速器18就装在该壳筒顶部，而在壳筒顶部与底部位置相对应处各装有一个滚动轴承，丝杠副19的两端就安装在这二个轴承之间。升降进给器3的上端与丝杠副19可通过一块螺母座板21紧固联接，丝杠19转动便可驱动升降进给器3作无级调速的上下运动。激光头5由安装聚焦透镜22的冷却水套23和筒体24及小反射镜25组成。为了保证升降进给器3的精确度和良好的滑动性，在壳罩20的底部装有精密滚动轴承26。

上述机床工作过程如下：

在工作台面上的两个旋转卡盘11、12各装有一个经磷化处理的缸套A及缸套B（在此设定激光头5、6分别对应的缸套为A和B，图中未标出）。为先对A缸淬火，图2中的步进电机17通过减速器18及丝杠副19带动升降进给器3而使激光头5首先降到A缸的底端处停止，这时A缸开始旋转，继之激光头5以预定的速度开始逆向直线上升。此刻，激光器26的光闸（属光源器件，本图中未示出）开启，光束便穿过该机床右侧上部的入光孔8水平投射到动镜1上即被折转向下照射到透镜22上聚焦，聚焦光束经小镜25反射穿过激光头5下端的小孔垂直照射到正在旋转的A缸的内壁上。由于激光头5徐徐上升便在内壁上形成一定间距的螺旋形淬火硬化带。

在A缸开始淬火的同时，与激光头5结构完全相同的激光头6则缓缓下降进入B缸之中，当其降到B缸下部尚未到底时，激光头5恰升至A缸上端便完成了对内壁的淬火；光闸关闭，A缸停转，动镜1后撤，为反射镜2让出通道。这时激光头5变速继续上升退出A缸之上某一适宜高度处，而激光头6亦同步变速继续下行降到B缸的最低点，B缸转动，随即光闸开启，激光束穿过入光孔8射向反射镜2再折转向下经另一组透镜和小反射镜（图中均未示出）被聚焦、反射，穿过激光头6下端的小孔垂直照射到B缸内壁上。这时激光头6转而逆向上升对B缸进行淬火并形成与A缸一样的螺旋形硬化带。当B缸淬火完毕时，激光头6已升至B缸上部，光闸关闭，B缸停转，动镜1前移复位，激光头6变速继续快上至某一适宜高度处，这时激光头5也同步降到A缸的底端从而完成一个淬火周期开始下一轮循环。

A、B两缸淬火完毕后的装卸过程均可在相应激光头快速上升又逆向缓降的时间间隔内从容完成，互不干扰，使两缸的装卸与淬火过程紧密衔接，交替进行，故没有空行程的时间浪费，可保证气缸激光淬火的时间占全工时的95％以上，生产效率最高。在处理过程中，工件的转动、激光头的升降调速、光闸的启闭、动镜的撤移等适时运行的顺序均由微机系统自动控制，仅缸套的装卸这一简单工序为人工操作。

Claims

1、一种缸套激光淬火机床，其特征在于：

a.具有一对平面反射镜，其中一个反射镜的镜面与气动机构相联，控制该镜的前后平移；

b.具有一对并行的升降进给器，分别位于每片反射镜的正下方，进给器的上端与其对应的传动机构相联，下端各接有激光头；

c.具有一对放置缸套的气动卡盘，两台步进电机分别带动各卡盘旋转。

2、根据权利要求1所述的机床，其特征在于：上述传动机构由步进电机，蜗轮减速器及滚珠丝杠副组成，它们依次相联接。

3、根据权利要求2所述的机床，其特征在于：各升降进给器的外围装有一个壳筒，传动机构中的步进电机及蜗轮减速器位于该壳筒顶部，在壳筒顶部与壳筒底部位置相对应处各装有一个滚动轴承，滚珠丝杠副两端就安在这两个轴承之间。

4、根据权利要求3所述的机床，其特征在于：升降进给器与滚珠丝杠副之间通过一块螺母座板相联接。

5、通过权利要求1、2、3、4所述的机床，其特征在于：激光头由安装透镜的水套，筒体及小反射镜组成。