葛文濤 李秀麗

(保定紅星高頻設(shè)備有限公司,河北保定 071000)

輕型立式雙工位感應(yīng)淬火機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計

葛文濤 李秀麗

(保定紅星高頻設(shè)備有限公司,河北保定 071000)

介紹了輕型立式雙工位感應(yīng)淬火機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域,機(jī)械結(jié)構(gòu)特點及電氣控制系統(tǒng),左右淬火工位共享一個加熱電源。

感應(yīng)淬火 共享加熱電源 雙工位 電氣控制系統(tǒng)

隨著中國熱處理行業(yè)的不斷發(fā)展,熱處理機(jī)床設(shè)備在汽車制造工業(yè)、重型機(jī)械、鐵路運輸、冶金機(jī)械、紡織機(jī)械等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。立式雙工位淬火機(jī)床可匹配任何型號感應(yīng)加熱電源,主要用于完成小直徑規(guī)格光軸、階梯軸及小尺寸齒輪零件感應(yīng)加熱淬火,可實現(xiàn)工件一次加熱噴淋淬火,連續(xù)加熱噴淋淬火,整體感應(yīng)加熱淬火等淬火工藝。

本機(jī)床按連續(xù)工作制設(shè)計,左右工位設(shè)計為完全獨立的工作室,加熱電源采用左右工位交替工作方式,可自動完成工件的旋轉(zhuǎn)、定位及淬火全過程動作循環(huán),機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可根據(jù)加熱過程需要變換旋轉(zhuǎn)速度,也可實現(xiàn)感應(yīng)加熱電源功率變換,具有加熱效率高,操作方便,經(jīng)濟(jì)適用性高等特點。

1 機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點

機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)由底座、工件升降傳動系統(tǒng)、上頂尖升降機(jī)構(gòu)、下頂尖主軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變壓器調(diào)整裝置及整體防護(hù)裝置組成。

圖1是輕型立式雙工位淬火機(jī)床結(jié)構(gòu)圖。

(1)機(jī)床底座采用型鋼及鋼板焊接結(jié)構(gòu),經(jīng)去應(yīng)力退火后機(jī)械加工,可充分保證設(shè)備運行時機(jī)體的穩(wěn)定性。機(jī)床采用底座與水箱為一體的結(jié)構(gòu),工件淬火后淬火液經(jīng)不銹鋼過濾網(wǎng)直接流入底座內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,適用性強(qiáng),節(jié)約成本。底座主要外露表面采用防腐防銹處理,增加機(jī)床使用壽命及保證淬火介質(zhì)的清潔。

(2)工件升降傳動系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動,通過傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)工件的整體移動。移動速度可實現(xiàn)無級調(diào)速,傳動平穩(wěn),重復(fù)定位精度±0.05mm。升降滑板具有停機(jī)抱閘功能,保證安全可靠。升降導(dǎo)軌為防腐耐磨圓形導(dǎo)柱,直線運動元件采用德國igus工程塑料直線軸承,防腐耐磨無需潤滑油,對淬火介質(zhì)無污染,較好解決了淬火機(jī)床傳動件生銹問題。

(3)上頂尖機(jī)構(gòu)固定在滑板上,可在機(jī)床400mm行程范圍內(nèi)通過梯形絲桿任意調(diào)整。上頂尖滑座框架可用12#槽鋼拼焊,焊后經(jīng)去應(yīng)力退火后機(jī)械加工,使得材料成本大大降低。

為防止零件在加熱過程中變形,上頂尖套內(nèi)設(shè)有壓力彈簧,減小零件加熱過程中受熱伸長變形。

(4)下頂尖主軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與上滑座采用掛臂聯(lián)接,從而整體上下移動,大大增加了垂直升降的導(dǎo)向長度,使升降更加平穩(wěn),升降精度高。下頂尖滑座后部配有主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī),通過圓弧齒同步齒型帶輪與聚四氟同步齒型帶驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度由進(jìn)口變頻調(diào)速器控制,可實現(xiàn)無級調(diào)速,具有速度均勻、調(diào)速范圍寬的特點,可對φ300以下零件進(jìn)行淬火。傳動帶輪采用硬鋁合金材料制造,它與聚四氟同步帶嚙合,應(yīng)用于噴水環(huán)境中,具有傳動精確、防腐耐用、噪音低的優(yōu)點。

考慮淬火過程中噴水過程會對傳動件表面質(zhì)量造成影響,故本機(jī)床上、下頂尖部件設(shè)計中上、下頂尖材料選用不銹鋼材質(zhì),主要零部件進(jìn)行鍍鉻防腐防銹處理,充分避免了上、下頂尖及其傳動部件在淬火過程中產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。

(5)本機(jī)床設(shè)置有變壓器橫向及縱向方向手動調(diào)整功能。感應(yīng)器橫向及縱向方向調(diào)整功能為手動調(diào)整方式,通過絲杠副及調(diào)整手輪可實現(xiàn)變壓器二維方向的手動調(diào)整功能,移動輕快,調(diào)整方便。調(diào)整到位后通過鎖緊螺栓對移動裝置進(jìn)行鎖緊,可充分保證淬火過程中感應(yīng)器與工件之間正確位置不發(fā)生變化。

Y(縱向)向手動調(diào)整裝置調(diào)整范圍:±30mm

X(橫向)向手動調(diào)整裝置調(diào)整范圍:±30mm

(6)由于淬火過程特有的噴水過程會使淬火液四濺而污染環(huán)境,本機(jī)床設(shè)計時考慮了較為周到的防護(hù)及密封設(shè)施,機(jī)床護(hù)罩采用Q235A結(jié)構(gòu)鋼板鈑金制造,并經(jīng)整體噴塑處理。操作位設(shè)計有較完善的回水槽結(jié)構(gòu),并設(shè)置有有機(jī)玻璃窗推拉門結(jié)構(gòu),可有效防止冷卻液外濺,整體外觀流線形設(shè)計,外形美觀,維護(hù)方便。

2 電氣控制系統(tǒng)

(1)主控采用西門子數(shù)控系統(tǒng),控制單軸交流伺服電機(jī),實現(xiàn)無級變速;利用系統(tǒng)PLC控制變頻器,實現(xiàn)無級調(diào)速驅(qū)動工作臺主軸旋轉(zhuǎn),主軸輸出0～10V接口控制加熱電源功率變換,系統(tǒng)配有顯示器。

(2)操作面板設(shè)有CNC鑰匙開關(guān)。

(3)設(shè)置手動檔、自動檔,二檔互換。

(4)設(shè)置三色燈,設(shè)備工作過程指示綠色,等待過程指示黃色,異常狀態(tài)指示紅色。

(5)控制箱內(nèi)設(shè)有工作燈及電源插座等方便維護(hù)設(shè)施。

(6)在數(shù)控系統(tǒng)操作面板上和機(jī)床操作處分別設(shè)有急停按鈕,實現(xiàn)緊急狀態(tài)停機(jī)。

(7)進(jìn)口變頻器:變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn),由控制系統(tǒng)設(shè)置的工藝參數(shù)實現(xiàn)對變頻器的數(shù)字控制。

(8)操作箱面板:(a)電源鑰匙開關(guān):主電源控制。(b)急停按鈕:出現(xiàn)緊急情況時緊急切斷控制。(c)自動啟動及停止按鈕:自動循環(huán)程序啟動及停止按鈕。

3 結(jié)語

我公司開發(fā)研制的輕型立式雙工位淬火機(jī)床成本低、精度高、定位準(zhǔn)確、外形美觀,本機(jī)床現(xiàn)已制造多臺,應(yīng)用于寧波中大、長城汽車、上海機(jī)電等用戶方。經(jīng)用戶現(xiàn)場反饋,本機(jī)床性能穩(wěn)定,工作節(jié)拍高,能夠充分滿足客戶的需求及產(chǎn)品質(zhì)量,得到了用戶的一致好評。

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