專利名稱：缸套激光淬火機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種缸套激光淬火專用機(jī)床，尤其是適用于缸套內(nèi)壁激光淬火的專用機(jī)床。
用高能量密度的激光束對(duì)各類缸套進(jìn)行激光熱處理新工藝可顯著提高缸套的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，延長使用壽命，因而具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益?？v觀工件表面激光淬火方式無非有以下幾種1、聚焦光束作曲線(含直線)掃描運(yùn)動(dòng)，而工件不動(dòng)。2、聚焦光束完全靜止不動(dòng)，只是工件相對(duì)于光束合成曲線(含直線)掃描運(yùn)動(dòng)。3、聚焦光束只作勻速直線運(yùn)動(dòng)，而工件旋轉(zhuǎn)，合成曲線掃描運(yùn)動(dòng)。按第一種方式設(shè)計(jì)的裝置弊多利少，影響工件淬火質(zhì)量且不安全，故較少采用。專利號(hào)“89210618.2”名稱為“激光熱處理機(jī)”中設(shè)計(jì)的是一種多功能激光熱處理機(jī)，涉及前述的第二、三種方式兼而有之，可根據(jù)需要靈活選擇。這種裝置雖然集多功能于一體，但不專一化，因而機(jī)構(gòu)設(shè)置復(fù)雜，機(jī)體龐大卻工件運(yùn)動(dòng)范圍有限，造價(jià)昂貴，只適宜于實(shí)驗(yàn)室的激光加工研究工作，不適于工業(yè)生產(chǎn)的需要。專利號(hào)“86104349”名稱為“長圓筒內(nèi)表面激光熱處理方法及裝置”一文中，其聚焦光束的運(yùn)動(dòng)屬前述第三種方式。由于光束要通過三級(jí)平面鏡多次反射導(dǎo)入，光能損失較多，球面聚焦鏡處于長筒淬火過程中也難以防止污染而影響淬火質(zhì)量，且這種長筒的裝卸夾持方式對(duì)缸套很不方便，不切合缸套的生產(chǎn)實(shí)際。
以上三類裝置不足之處在于都是單工位工作方式，因此未能最大限度地利用光源，工件處理效率也不高。
本實(shí)用新型的任務(wù)在于克服上述各類裝置之不足，采用一種最經(jīng)濟(jì)合理的雙工位淬火方式，為工業(yè)生產(chǎn)提供適于各類缸套內(nèi)壁的激光淬火機(jī)床。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣來實(shí)現(xiàn)的該機(jī)床具有一對(duì)平面反射鏡，其中一個(gè)反射鏡的鏡座與氣動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)，控制該鏡的前后平移；具有一對(duì)平行的升降進(jìn)給器，分別位于每片反射鏡的正下方，進(jìn)給器的上端各與其對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)，下端各接有激光頭；具有一對(duì)放置缸套的氣動(dòng)卡盤，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)各卡盤旋轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、該機(jī)床在Z軸方向具有兩個(gè)對(duì)稱平行的工位，可連續(xù)不斷地對(duì)缸套進(jìn)行激光淬火，適于工業(yè)生產(chǎn)的需要。
2、該機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，便于控制和操作，占地面積小，只需一臺(tái)激光器便可完成相當(dāng)于兩臺(tái)單工位缸套激光淬火裝置的工作量，光源利用率高，故設(shè)備總成本及產(chǎn)品成本相對(duì)低廉。
3、該機(jī)床的升降進(jìn)給器采用蝸輪蝸桿和精密滾珠絲杠及直線滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此淬火進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)靈活，機(jī)構(gòu)磨損振動(dòng)小，工作穩(wěn)定可靠，工件表面淬火質(zhì)量好。
4、缸套的交替淬火過程與光源光閘的啟閉均由微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，具有半自動(dòng)化程度，工作效率達(dá)到最高水平。


圖1是該機(jī)床一種實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)及原理示意圖，其中
圖1A是主視圖，
圖1B是側(cè)視圖。
圖2是導(dǎo)光系統(tǒng)裝配筒圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如
圖1所示，機(jī)床上部有一片可移動(dòng)的平面反射鏡1及一片固定不動(dòng)的平面反射鏡2，一對(duì)升降進(jìn)給器3、4及一對(duì)具有聚焦及反射功能的激光頭5、6。為了美觀起見，機(jī)床頂部及平面鏡1、2外圍裝有一殼罩7，殼罩7朝向激光器26窗口的一側(cè)開有一個(gè)大約φ80mm的入光孔8，平面反射鏡1、2呈45度安裝在通過入光孔8中心的水平軸線上的適當(dāng)處。機(jī)床下部為底座9，底座9前半部為一箱體式工作臺(tái)10，工作臺(tái)面對(duì)稱裝著兩個(gè)帶氣動(dòng)卡爪的旋轉(zhuǎn)卡盤11與12。在箱體內(nèi)前后交錯(cuò)安裝有兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)(圖中僅示出一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)13)，分別與相應(yīng)的蝸輪蝸桿減速器聯(lián)接(圖中僅示出一臺(tái)減速器14)，而蝸輪減速器則各與旋轉(zhuǎn)卡盤11、12的中軸相聯(lián)，因而裝夾的缸套可作無級(jí)調(diào)速旋轉(zhuǎn)。
如圖2所示，動(dòng)鏡1的鏡座15與一氣閥、氣缸機(jī)構(gòu)16相聯(lián)，通過壓縮空氣驅(qū)動(dòng)而使動(dòng)鏡1前后平移。對(duì)應(yīng)于動(dòng)鏡1的正下方是一個(gè)管筒式的升降進(jìn)給器3，帶動(dòng)升降進(jìn)給器3的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可由步進(jìn)電機(jī)17、蝸輪蝸桿減速器18及滾珠絲杠副19組成，它們依次相聯(lián)接。為了裝配方便，在升降進(jìn)給器的外圍可裝有一殼筒20，步進(jìn)電機(jī)17和減速器18就裝在該殼筒頂部，而在殼筒頂部與底部位置相對(duì)應(yīng)處各裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承，絲杠副19的兩端就安裝在這二個(gè)軸承之間。升降進(jìn)給器3的上端與絲杠副19可通過一塊螺母座板21緊固聯(lián)接，絲杠19轉(zhuǎn)動(dòng)便可驅(qū)動(dòng)升降進(jìn)給器3作無級(jí)調(diào)速的上下運(yùn)動(dòng)。激光頭5由安裝聚焦透鏡22的冷卻水套23和筒體24及小反射鏡25組成。為了保證升降進(jìn)給器3的精確度和良好的滑動(dòng)性，在殼罩20的底部裝有精密滾動(dòng)軸承26。
上述機(jī)床工作過程如下在工作臺(tái)面上的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)卡盤11、12各裝有一個(gè)經(jīng)磷化處理的缸套A及缸套B(在此設(shè)定激光頭5、6分別對(duì)應(yīng)的缸套為A和B，圖中未標(biāo)出)。為先對(duì)A缸淬火，圖2中的步進(jìn)電機(jī)17通過減速器18及絲杠副19帶動(dòng)升降進(jìn)給器3而使激光頭5首先降到A缸的底端處停止，這時(shí)A缸開始旋轉(zhuǎn)，繼之激光頭5以預(yù)定的速度開始逆向直線上升。此刻，激光器26的光閘(屬光源器件，本圖中未示出)開啟，光束便穿過該機(jī)床右側(cè)上部的入光孔8水平投射到動(dòng)鏡1上即被折轉(zhuǎn)向下照射到透鏡22上聚焦，聚焦光束經(jīng)小鏡25反射穿過激光頭5下端的小孔垂直照射到正在旋轉(zhuǎn)的A缸的內(nèi)壁上。由于激光頭5徐徐上升便在內(nèi)壁上形成一定間距的螺旋形淬火硬化帶。
在A缸開始淬火的同時(shí)，與激光頭5結(jié)構(gòu)完全相同的激光頭6則緩緩下降進(jìn)入B缸之中，當(dāng)其降到B缸下部尚未到底時(shí)，激光頭5恰升至A缸上端便完成了對(duì)內(nèi)壁的淬火；光閘關(guān)閉，A缸停轉(zhuǎn)，動(dòng)鏡1后撤，為反射鏡2讓出通道。這時(shí)激光頭5變速繼續(xù)上升退出A缸之上某一適宜高度處，而激光頭6亦同步變速繼續(xù)下行降到B缸的最低點(diǎn)，B缸轉(zhuǎn)動(dòng)，隨即光閘開啟，激光束穿過入光孔8射向反射鏡2再折轉(zhuǎn)向下經(jīng)另一組透鏡和小反射鏡(圖中均未示出)被聚焦、反射，穿過激光頭6下端的小孔垂直照射到B缸內(nèi)壁上。這時(shí)激光頭6轉(zhuǎn)而逆向上升對(duì)B缸進(jìn)行淬火并形成與A缸一樣的螺旋形硬化帶。當(dāng)B缸淬火完畢時(shí)，激光頭6已升至B缸上部，光閘關(guān)閉，B缸停轉(zhuǎn)，動(dòng)鏡1前移復(fù)位，激光頭6變速繼續(xù)快上至某一適宜高度處，這時(shí)激光頭5也同步降到A缸的底端從而完成一個(gè)淬火周期開始下一輪循環(huán)。
A、B兩缸淬火完畢后的裝卸過程均可在相應(yīng)激光頭快速上升又逆向緩降的時(shí)間間隔內(nèi)從容完成，互不干擾，使兩缸的裝卸與淬火過程緊密銜接，交替進(jìn)行，故沒有空行程的時(shí)間浪費(fèi)，可保證氣缸激光淬火的時(shí)間占全工時(shí)的95％以上，生產(chǎn)效率最高。在處理過程中，工件的轉(zhuǎn)動(dòng)、激光頭的升降調(diào)速、光閘的啟閉、動(dòng)鏡的撤移等適時(shí)運(yùn)行的順序均由微機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制，僅缸套的裝卸這一簡單工序?yàn)槿斯げ僮鳌?br> 權(quán)利要求1.一種缸套激光淬火機(jī)床，其特征在于a.具有一對(duì)平面反射鏡，其中一個(gè)反射鏡的鏡面與氣動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)，控制該鏡的前后平移；b.具有一對(duì)并行的升降進(jìn)給器，分別位于每片反射鏡的正下方，進(jìn)給器的上端與其對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)，下端各接有激光頭；c.具有一對(duì)放置缸套的氣動(dòng)卡盤，兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)各卡盤旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)，蝸輪減速器及滾珠絲杠副組成，它們依次相聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床，其特征在于各升降進(jìn)給器的外圍裝有一個(gè)殼筒，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)及蝸輪減速器位于該殼筒頂部，在殼筒頂部與殼筒底部位置相對(duì)應(yīng)處各裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承，滾珠絲杠副兩端就安在這兩個(gè)軸承之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于升降進(jìn)給器與滾珠絲杠副之間通過一塊螺母座板相聯(lián)接。
5.通過權(quán)利要求1、2、3、4所述的機(jī)床，其特征在于激光頭由安裝透鏡的水套，筒體及小反射鏡組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種與大功率激光器配套使用的缸套激光淬火專用設(shè)備。兩個(gè)缸套采用氣動(dòng)卡爪裝夾在一對(duì)旋轉(zhuǎn)盤上；由微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸輪減速器、精密絲杠副、升降進(jìn)給器和直線滾動(dòng)軸承等系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)使雙激光頭同時(shí)作相向直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使兩缸套內(nèi)壁淬火時(shí)的進(jìn)退過程緊密銜接，交替進(jìn)行，構(gòu)成機(jī)床在Z軸方向雙工位同時(shí)工作的特征。該機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，光源利用率及生產(chǎn)效率高，適宜于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/09GK2175764SQ93208888
公開日1994年8月31日 申請日期1993年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者楊可傳, 陶曾毅, 畢芳泉, 方寧俐, 孫長青 申請人:華中理工大學(xué)