轻型立式双工位感应淬火机床结构设计

2022-03-02 08:17:21 | 浏览次数：

【摘要】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。

【关键词】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。