CN220317869U - 一种齿轮激光淬火装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种齿轮激光淬火装置，包括准直模块，安装在准直模块上的分光模块，对称安装在分光模块两侧上的双边匀化模块，双边匀化模块上均安装有保护镜模块，所述保护镜模块上均安装有保护气模块；其中所述准直模块用于对激光束进行准直，所述分光模块用于将准直后激光束平均的一分为二，双边匀化模块用于将分光反射后激光束形成双边匀化后的光束。本装置实现了单个齿两侧同时淬火，避免了先淬火一面再淬火另一面，导致另一面产生回火软化及生产效率低等问题，同时也提高了生产效率。
Description
技术领域
本实用新型属于激光淬火技术领域，具体涉及一种齿轮激光淬火装置。
背景技术
齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。齿轮传动是指由齿轮副传递运动和动力的装置，是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、心部韧。
激光淬火工艺是一种新型的齿轮表面硬化技术，通过高能量密度的激光束扫描工件表面，使其瞬间达到淬火所需的相变温度，光斑移开后的表面由于和基体之间的巨大温差产生自淬火现象，从而获得淬火硬化层的齿面。激光淬火具有可以精确控制热处理区域及变形小的优点，可以不降低齿轮精度等级，处理后不需要磨齿等工序，已在齿轮表面硬化领域展现出优势。
但由于齿轮的齿廓形状较为复杂，现阶段使用的是单齿单面轴向扫描的方式，先淬火一面再淬火另一面，导致另一面产生回火软化及生产效率低等问题，同时目前但积分镜的方式只能实现宽带激光光斑单边能量的匀化，其中另一面仍是高斯分布，能量分布中间高，两边低，导致淬火表面微熔时，淬硬层深度还较浅，从而使得利用单齿轴向扫描的方式，存在淬火区域间断、搭接区产生回火软化及生产效率低的问题。
实用新型内容
鉴于现有技术中存在上述问题，本实用新型的目的是提供一种齿轮激光淬火装置。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种齿轮激光淬火装置，包括准直模块，安装在准直模块上的分光模块，对称安装在分光模块两侧上的双边匀化模块，双边匀化模块上均安装有保护镜模块，所述保护镜模块上均安装有保护气模块；其中所述准直模块用于对激光束进行准直，所述分光模块用于将准直后激光束平均的一分为二，双边匀化模块用于将分光反射后激光束形成双边匀化后的光束。
具体的，分光模块包括反射三棱镜，所述反射三棱镜通过三棱镜底座安装在三角外壳内，同时三角外壳的形状沿反射三棱镜对称，同时三角外壳上设有三个连接口，顶端的连接口上安装有准直模块，两侧对称的连接口分别安装有双边匀化模块。
具体的，准直后激光束的反射面上镀有高反膜。
具体的，双边匀化模块包括匀化外壳，所述匀化外壳为“7”字型，其中匀化外壳的两端和拐角处均设有安装口，发射镜、积分镜A和积分镜B分别通过镜座配合安装口安装在匀化外壳上，所述分光反射后激光束依次经过发射镜、积分镜A和积分镜B的反射后，形成双边匀化后激光束。
具体的，积分镜A和积分镜B的分割方向在空间上互相垂直。
具体的，光束的宽度大于齿轮的齿宽。
本实用新型的有益效果是：
本装置实现了单个齿两侧同时淬火，避免了先淬火一面再淬火另一面，导致另一面产生回火软化及生产效率低等问题，同时也提高了生产效率。同时双边匀化模块设计的积分镜A配合积分镜B使得分光反射后激光束形成激光光板双边能量匀化，从而避免存在淬火区域间断、搭接区产生回火软化及生产效率低的问题。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的正视图；
图2是本实用新型的三维图；
图3是本实用新型的俯视图；
图4是图3中A-A的截面图；
图5是本实用新型的内部结构示意图；
图6是本实用新型的分光原理示意图；
图7是本实用新型的双边匀化原理示意图；
图8是本实用新型的单个齿两侧同时淬火示意图；
图9是采用单个积分镜单边匀化后的光斑能量分布效果图；
图10是本实用新型中双边匀化后的光斑能量分布效果图；
图中标记为：10、准直模块；20、分光模块；21、反射三棱镜；22、三角外壳；30、双边匀化模块；31、反射镜；32、积分镜A；33、积分镜B；40、保护镜模块；50、保护气模块；60、分光反射后激光束；61、准直后激光束。
具体实施方式
现有技术中使用的是单齿单面轴向扫描的方式，先淬火一面再淬火另一面，导致另一面产生回火软化及生产效率低等问题，同时目前单个积分镜的方式只能实现宽带激光光斑单边能量的匀化，其中另一面仍是高斯分布，能量分布中间高，两边低，导致淬火表面微熔时，淬硬层深度还较浅。
如图1～图4所示，本实用新型提供一种齿轮激光淬火装置，包括准直模块10，安装在准直模块10上的分光模块20，对称安装在分光模块20两侧上的双边匀化模块30，双边匀化模块30上均安装有保护镜模块40，所述保护镜模块40上均安装有保护气模块50；其中所述准直模块10用于对激光束进行准直，所述分光模块20用于将准直后激光束61平均的一分为二，双边匀化模块30用于将分光反射后激光束60形成双边匀化后的光束。
请重点参考图1、图5和图6，所述分光模块20包括反射三棱镜21，所述反射三棱镜21通过三棱镜底座安装在三角外壳22内，同时三角外壳22的形状沿反射三棱镜21对称，同时三角外壳22上设有三个连接口，顶端的连接口上安装有准直模块10，两侧对称的连接口分别安装有双边匀化模块30，从而使得当光束经过准直模块10后进入分光模块20内时，反射三棱镜21居于准直后激光束61中心；其中准直后激光束61经过反射三棱镜21的作用后被一分为二。
进一步的，所述准直后激光束61的反射面上镀有高反膜，具有≥99.9％的反射率。
请重点参考图1、图5和图7，双边匀化模块30包括匀化外壳33，所述匀化外壳33为“7”字型，其中匀化外壳33的两端和拐角处均设有安装口，发射镜31、积分镜A32和积分镜B33分别通过镜座配合安装口安装在匀化外壳33上，所述分光反射后激光束60依次经过发射镜31、积分镜A32和积分镜B33的反射后，形成双边匀化后激光束，使得光束的能量分布在不同方向上均为平顶光。
双边匀化模块30中的单个积分镜在分割光束时，光束能量只能保证一方向上的均匀，另外一个垂直方向的光束能量不均匀，因此积分镜A32和积分镜B33的分割方向在空间上互相垂直。
进一步的，光束的宽度大于齿轮的齿宽，因此齿轮的单个齿的两侧可以一次性淬火完成。
本装置的工作原理为：
请重点参考图6-8，光束经过首先经过准直模块10形成准直后激光束61，随后准直后激光束61经过分光模块20形成分光反射后激光束60，之后经过双边匀化模块30形成双边匀化后激光束，最后依次经过保护镜模块40和保护气模块50对齿轮进行激光淬火作业。
本装置实现了单个齿两侧同时淬火，避免了先淬火一面再淬火另一面，导致另一面产生回火软化及生产效率低等问题，同时也提高了生产效率。同时双边匀化模块30设计的积分镜A32配合积分镜B33使得分光反射后激光束60形成激光光板双边能量匀化，从而避免存在淬火区域间断、搭接区产生回火软化及生产效率低的问题。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种齿轮激光淬火装置，包括准直模块(10)，保护镜模块(40)和保护气模块(50)，
其特征在于，还包括
安装在准直模块(10)上的分光模块(20)，对称安装在分光模块(20)两侧上的双边匀化模块(30)，双边匀化模块(30)上均安装有保护镜模块(40)，所述保护镜模块(40)上均安装有保护气模块(50)；其中所述准直模块(10)用于对激光束进行准直，所述分光模块(20)用于将准直后激光束(61)平均的一分为二，双边匀化模块(30)用于将分光反射后激光束(60)形成双边匀化后的光束。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮激光淬火装置，其特征在于，分光模块(20)包括反射三棱镜(21)，所述反射三棱镜(21)通过三棱镜底座安装在三角外壳(22)内，同时三角外壳(22)的形状沿反射三棱镜(21)对称，同时三角外壳(22)上设有三个连接口，顶端的连接口上安装有准直模块(10)，两侧对称的连接口分别安装有双边匀化模块(30)。
3.根据权利要求2所述的一种齿轮激光淬火装置，其特征在于，准直后激光束(61)的反射面上镀有高反膜。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮激光淬火装置，其特征在于，双边匀化模块(30)包括匀化外壳(33)，所述匀化外壳(33)为“7”字型，其中匀化外壳(33)的两端和拐角处均设有安装口，发射镜(31)、积分镜A(32)和积分镜B(33)分别通过镜座配合安装口安装在匀化外壳(33)上，所述分光反射后激光束(60)依次经过发射镜(31)、积分镜A(32)和积分镜B(33)的反射后，形成双边匀化后激光束。
5.根据权利要求4所述的一种齿轮激光淬火装置，其特征在于，积分镜A(32)和积分镜B(33)的分割方向在空间上互相垂直。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种齿轮激光淬火装置，其特征在于，光束的宽度大于齿轮的齿宽。
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