轻型立式双工位感应淬火机床结构设计

葛文涛 李秀丽

(保定红星高频设备有限公司,河北保定 071000)

轻型立式双工位感应淬火机床结构设计

葛文涛 李秀丽

(保定红星高频设备有限公司,河北保定 071000)

介绍了轻型立式双工位感应淬火机床的应用领域,机械结构特点及电气控制系统,左右淬火工位共享一个加热电源。

感应淬火 共享加热电源 双工位 电气控制系统

随着中国热处理行业的不断发展,热处理机床设备在汽车制造工业、重型机械、铁路运输、冶金机械、纺织机械等行业得到广泛应用。立式双工位淬火机床可匹配任何型号感应加热电源,主要用于完成小直径规格光轴、阶梯轴及小尺寸齿轮零件感应加热淬火,可实现工件一次加热喷淋淬火,连续加热喷淋淬火,整体感应加热淬火等淬火工艺。

本机床按连续工作制设计,左右工位设计为完全独立的工作室,加热电源采用左右工位交替工作方式,可自动完成工件的旋转、定位及淬火全过程动作循环,机床电气控制系统可根据加热过程需要变换旋转速度,也可实现感应加热电源功率变换,具有加热效率高,操作方便,经济适用性高等特点。

1 机床机械结构特点

机床机械结构由底座、工件升降传动系统、上顶尖升降机构、下顶尖主轴旋转机构、变压器调整装置及整体防护装置组成。

图1是轻型立式双工位淬火机床结构图。

(1)机床底座采用型钢及钢板焊接结构,经去应力退火后机械加工,可充分保证设备运行时机体的稳定性。机床采用底座与水箱为一体的结构,工件淬火后淬火液经不锈钢过滤网直接流入底座内,结构紧凑,适用性强,节约成本。底座主要外露表面采用防腐防锈处理,增加机床使用寿命及保证淬火介质的清洁。

(2)工件升降传动系统采用伺服电机驱动,通过传动结构驱动滚珠丝杆转动,实现工件的整体移动。移动速度可实现无级调速,传动平稳,重复定位精度±0.05mm。升降滑板具有停机抱闸功能,保证安全可靠。升降导轨为防腐耐磨圆形导柱,直线运动元件采用德国igus工程塑料直线轴承,防腐耐磨无需润滑油,对淬火介质无污染,较好解决了淬火机床传动件生锈问题。

(3)上顶尖机构固定在滑板上,可在机床400mm行程范围内通过梯形丝杆任意调整。上顶尖滑座框架可用12#槽钢拼焊,焊后经去应力退火后机械加工,使得材料成本大大降低。

为防止零件在加热过程中变形,上顶尖套内设有压力弹簧,减小零件加热过程中受热伸长变形。

(4)下顶尖主轴旋转机构与上滑座采用挂臂联接,从而整体上下移动,大大增加了垂直升降的导向长度,使升降更加平稳,升降精度高。下顶尖滑座后部配有主轴旋转电机,通过圆弧齿同步齿型带轮与聚四氟同步齿型带驱动主轴旋转,旋转速度由进口变频调速器控制,可实现无级调速,具有速度均匀、调速范围宽的特点,可对φ300以下零件进行淬火。传动带轮采用硬铝合金材料制造,它与聚四氟同步带啮合,应用于喷水环境中,具有传动精确、防腐耐用、噪音低的优点。

考虑淬火过程中喷水过程会对传动件表面质量造成影响,故本机床上、下顶尖部件设计中上、下顶尖材料选用不锈钢材质,主要零部件进行镀铬防腐防锈处理,充分避免了上、下顶尖及其传动部件在淬火过程中产生锈蚀现象。

(5)本机床设置有变压器横向及纵向方向手动调整功能。感应器横向及纵向方向调整功能为手动调整方式,通过丝杠副及调整手轮可实现变压器二维方向的手动调整功能,移动轻快,调整方便。调整到位后通过锁紧螺栓对移动装置进行锁紧,可充分保证淬火过程中感应器与工件之间正确位置不发生变化。

Y(纵向)向手动调整装置调整范围:±30mm

X(横向)向手动调整装置调整范围:±30mm

(6)由于淬火过程特有的喷水过程会使淬火液四溅而污染环境,本机床设计时考虑了较为周到的防护及密封设施,机床护罩采用Q235A结构钢板钣金制造,并经整体喷塑处理。操作位设计有较完善的回水槽结构,并设置有有机玻璃窗推拉门结构,可有效防止冷却液外溅,整体外观流线形设计,外形美观,维护方便。

2 电气控制系统

(1)主控采用西门子数控系统,控制单轴交流伺服电机,实现无级变速;利用系统PLC控制变频器,实现无级调速驱动工作台主轴旋转,主轴输出0～10V接口控制加热电源功率变换,系统配有显示器。

(2)操作面板设有CNC钥匙开关。

(3)设置手动档、自动档,二档互换。

(4)设置三色灯,设备工作过程指示绿色,等待过程指示黄色,异常状态指示红色。

(5)控制箱内设有工作灯及电源插座等方便维护设施。

(6)在数控系统操作面板上和机床操作处分别设有急停按钮,实现紧急状态停机。

(7)进口变频器:变频器实现无级调速驱动工件旋转,由控制系统设置的工艺参数实现对变频器的数字控制。

(8)操作箱面板:(a)电源钥匙开关:主电源控制。(b)急停按钮:出现紧急情况时紧急切断控制。(c)自动启动及停止按钮:自动循环程序启动及停止按钮。

3 结语

我公司开发研制的轻型立式双工位淬火机床成本低、精度高、定位准确、外形美观,本机床现已制造多台,应用于宁波中大、长城汽车、上海机电等用户方。经用户现场反馈,本机床性能稳定,工作节拍高,能够充分满足客户的需求及产品质量,得到了用户的一致好评。

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[2]蒋晓云,王胜军.数控立式通用感应淬火机床的开发及应用.金属热处理,2001,07,41-43.

[3]杨连弟,崔凯,姜波.感应加热淬火技术的发展.汽车工艺与材料,2003,03,1-4.