輕型立式雙工位感應淬火機床結構設計

葛文濤 李秀麗

(保定紅星高頻設備有限公司,河北保定 071000)

輕型立式雙工位感應淬火機床結構設計

葛文濤 李秀麗

(保定紅星高頻設備有限公司,河北保定 071000)

介紹了輕型立式雙工位感應淬火機床的應用領域,機械結構特點及電氣控制系統,左右淬火工位共享一個加熱電源。

感應淬火 共享加熱電源 雙工位 電氣控制系統

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

本機床按連續工作制設計,左右工位設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、定位及淬火全過程動作循環,機床電氣控制系統可根據加熱過程需要變換旋轉速度,也可實現感應加熱電源功率變換,具有加熱效率高,操作方便,經濟適用性高等特點。

1 機床機械結構特點

機床機械結構由底座、工件升降傳動系統、上頂尖升降機構、下頂尖主軸旋轉機構、變壓器調整裝置及整體防護裝置組成。

圖1是輕型立式雙工位淬火機床結構圖。

(1)機床底座采用型鋼及鋼板焊接結構,經去應力退火后機械加工,可充分保證設備運行時機體的穩定性。機床采用底座與水箱為一體的結構,工件淬火后淬火液經不銹鋼過濾網直接流入底座內,結構緊湊,適用性強,節約成本。底座主要外露表面采用防腐防銹處理,增加機床使用壽命及保證淬火介質的清潔。

(2)工件升降傳動系統采用伺服電機驅動,通過傳動結構驅動滾珠絲桿轉動,實現工件的整體移動。移動速度可實現無級調速,傳動平穩,重復定位精度±0.05mm。升降滑板具有停機抱閘功能,保證安全可靠。升降導軌為防腐耐磨圓形導柱,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,對淬火介質無污染,較好解決了淬火機床傳動件生銹問題。

(3)上頂尖機構固定在滑板上,可在機床400mm行程范圍內通過梯形絲桿任意調整。上頂尖滑座框架可用12#槽鋼拼焊,焊后經去應力退火后機械加工,使得材料成本大大降低。

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

(4)下頂尖主軸旋轉機構與上滑座采用掛臂聯接,從而整體上下移動,大大增加了垂直升降的導向長度,使升降更加平穩,升降精度高。下頂尖滑座后部配有主軸旋轉電機,通過圓弧齒同步齒型帶輪與聚四氟同步齒型帶驅動主軸旋轉,旋轉速度由進口變頻調速器控制,可實現無級調速,具有速度均勻、調速范圍寬的特點,可對φ300以下零件進行淬火。傳動帶輪采用硬鋁合金材料制造,它與聚四氟同步帶嚙合,應用于噴水環境中,具有傳動精確、防腐耐用、噪音低的優點。

考慮淬火過程中噴水過程會對傳動件表面質量造成影響,故本機床上、下頂尖部件設計中上、下頂尖材料選用不銹鋼材質,主要零部件進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生銹蝕現象。

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

Y(縱向)向手動調整裝置調整范圍:±30mm

X(橫向)向手動調整裝置調整范圍:±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境,本機床設計時考慮了較為周到的防護及密封設施,機床護罩采用Q235A結構鋼板鈑金制造,并經整體噴塑處理。操作位設計有較完善的回水槽結構,并設置有有機玻璃窗推拉門結構,可有效防止冷卻液外濺,整體外觀流線形設計,外形美觀,維護方便。

2 電氣控制系統

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

(2)操作面板設有CNC鑰匙開關。

(3)設置手動檔、自動檔,二檔互換。

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

(5)控制箱內設有工作燈及電源插座等方便維護設施。

(6)在數控系統操作面板上和機床操作處分別設有急停按鈕,實現緊急狀態停機。

(7)進口變頻器:變頻器實現無級調速驅動工件旋轉,由控制系統設置的工藝參數實現對變頻器的數字控制。

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

3 結語

我公司開發研制的輕型立式雙工位淬火機床成本低、精度高、定位準確、外形美觀,本機床現已制造多臺,應用于寧波中大、長城汽車、上海機電等用戶方。經用戶現場反饋,本機床性能穩定,工作節拍高,能夠充分滿足客戶的需求及產品質量,得到了用戶的一致好評。

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