專利名稱：數控測力模壓淬火機床的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱處理設備，特別是一種可精確控制淬火時模具 的位移、模具對被淬工件的壓力以及模具零位移時模具壓力保持的數控測 力模壓淬火機床。
背景技術：
在淬火過程中，由于長時間加熱和急劇冷卻，被淬火零件的變形是難 以避免的，尤其是對于薄壁軸承內外圈、各種整體淬火的齒輪，此問題尤 為突出。為解決軸承、齒輪淬火過程不可控、變形過大造成返工及廢品率
高的問題，人們做了大量的工作，如本發明人在2006年4月10日申請了 "鐵路軸承內外套圈淬火設備"，專利申請號為200610076933.4的發明專 利，該設備包括底座、固定在底座上的兩立柱和安裝在立柱上的橫梁，可移 動的箱式工作臺上安裝有下模具，可上下移動的活動橫梁上安裝有與下模具 相配的上模具和冷卻油罩，在箱式工作臺移動到與上模具相對應位置時，淬 火用冷卻油就可進入上下模具內，對零件進行約束淬火，這樣在保證工件 淬火硬度的同時，可有效減少工件淬火形變。但上述設備是一種液壓加載、 不須對位移和載荷進行精確控制的專用淬火設備，對于對淬火過程要求嚴 苛、需要精確控制模具位移和對被淬工件的壓力進行適時控制的淬火情況， 上述設備就無能為力了。 發明內容
本實用新型借鑒了上述專利的機身及工作臺結構，對機床的加載系統 作了全新的設計，并在模具的承載部位設計了測力傳感器和接頭，通過全 新設計的驅動、測力、反饋控制系統，對淬火的全過程進行適時控制與檢 測，其目的是根據淬火工件的需要，提供一種可對淬火時的模具位移與壓 力進行精確控制的數控測力模壓淬火壓床，以滿足高精度零件的淬火需求。
為實現本實用新型的目的，所采用的技術方案是 一種數控測力模壓 淬火機床，包括機床床身、工作臺、安裝在工作臺上的固定工件的下模具、 安裝在移動橫梁上的固定工件的上模具和帶動移動橫梁移動的傳動裝置，其 特征在于上述傳動裝置置于機床頂部，主要由伺服電機及旋轉編碼器組、傳動鏈和滾珠絲杠副組成，滾珠絲杠副中的滾珠絲杠或螺母與移動橫梁或滑塊 相連，測力傳感器安裝在移動橫梁與上模具之間，測力傳感器的信號傳遞給 控制系統，伺服電機及旋轉編碼器組與控制系統電連接。
上述傳動鏈是由與伺服電機相連的減速器和與減速器輸出端相連的主 動齒形帶輪、同步齒形帶和與滾珠絲杠副相連的被動齒形帶輪組成。
上述被動齒形帶輪同軸安裝在滾珠絲杠副中的螺母上，滾珠絲杠的下端 與移動橫梁或滑塊鉸接。
上述滾珠絲杠副中的滾珠絲杠的上端與被動齒形帶輪固定連接，滾珠絲 杠副中的螺母與移動橫梁固定相連。
上述滾珠絲杠的下端與機床床身可旋轉相連。
上述測力傳感器為拉壓力傳感器。
本實用新型是在現有的淬火機床基礎上，依據對被淬火工件施壓的要 求，設計有精密的滾珠絲杠副、符合驅動力要求的伺服電機一旋轉編碼器 組和控制系統，通過減速機、同步帶、帶動滾珠絲杠或螺母旋轉，滾珠絲 杠副的作用是將伺服電機的旋轉運動，轉換為移動橫梁的可控、精確的直 線移動并將伺服電機的驅動轉矩轉化為壓力，通過移動橫梁或滑塊一測力 傳感器一上模具一淬火工件一安裝在工作臺上的下模具，對被淬火工件施 加壓力，壓力的大小由測力傳感器測得，經由電系統反饋，控制、調節伺 服電機的輸出轉角和輸出轉矩，通過閉環控制，達到控制施加在被淬火工 件上的壓力與時間的對應關系，使被淬火工件在淬火過程中，始終按照設 計的淬火工藝曲線進行，這對于重要零件的淬火無疑是一個巨大的技術提 升。
上述滾珠絲杠和螺母，依據淬火機床結構和工作要求不同，可以是絲 杠旋轉，螺母直線移動，也可以是螺母旋轉，絲杠直線移動，主動件由伺 服電機帶動旋轉，被動件帶動移動橫梁或滑塊移動。
上述滾珠絲杠和螺母，可以是對置于"門"形機身兩立柱內的兩對平 行分布的滾珠絲杠和螺母，也可以是置于移動橫梁中間或"C"形單臂機身 中間的單根滾珠絲杠和螺母。移動橫梁或滑塊沿安裝在機身上的垂直導軌 移動，確保了運動的精度。對于移動工作臺，則在底座上安裝有導軌，工作 臺在導軌上按要求運動。對于"C"形單臂機身的淬火機床來說，其滑塊也就相當于"門"形機 身的淬火機床中的移動橫梁。上模具通過測力傳感器與滑塊相連。 本實用新型的特點是
1、 為滿足不同零件淬火工況的要求，本淬火設備的出力可以達到0—
500kN，測力精度可達到±1%滿量程，移動速度可在0.01—2000腿/min，基 本滿足了各類產品的淬火要求。
2、 由于淬火工藝的特殊性，移動橫梁的驅動系統全部置于機床頂上方， 可避免驅動系統遭受冷卻油的侵蝕和污染，保護系統正常工作，同時為維
護維修提高了方便。
3、 對于"門"形機身的雙絲杠拖動結構，主承載軸承置于絲杠下部，
上驅動下承載，使絲杠在工作中受拉，減小絲杠直徑，避免失穩。
4、 可變零點，由于淬火零件的高低差異大，固定的行程會延長低工件 入油的時間，按不同高度的工件設置不同的空行程，既提高了效率又滿足 了入油時間的要求。
5、 無位移加載，按淬火工藝要求，當模具壓緊工件后，位移為零，但 必須對模具繼續施壓以抵御被淬火工件的變形力，保證淬火工件尺寸的穩 定和一致性。
6、 淬火過程采用的控制系統為計算機控制，數據適時采集、數字顯示、 儲存、打印及網絡通訊。


附圖1為本實用新型的"門"形雙絲杠拖動淬火機床的結構示意圖； 附圖2為本實用新型的"C"形單臂淬火機床的結構示意圖； 附圖3為本實用新型的"門"形單絲杠拖動淬火機床的結構示意圖。
具體實施方式

在圖l、 2、 3中，1_底座、2 —工作臺、3—下模具、4 —垂直導軌、5 一上模具、6—測力傳感器、7—移動橫梁、8 —螺母、9—滾珠絲杠、IO —被 動齒形帶輪、ll一伺服電機及旋轉編碼器組、12 —減速器、13 —主動齒形帶 輪、14一同步齒形，、15—床身、16_滑塊。
實施例1:
如圖1所示，該淬火機床為"門"形雙絲杠拖動淬火機床。工作臺2安裝在底座l上，在工作臺上安裝有用于固定被淬火工件的下模具3，用于 固定被淬火工件的上模具5通過測力傳感器6安裝在移動橫梁7上，移動橫 梁7可沿機床床身15上的垂直導軌4上下移動。在床身15上部安裝有伺 服電機及旋轉編碼器組ll，伺服電機帶動減速器12旋轉，主動齒形帶輪13 通過鍵安裝在減速器的輸出軸上，通過同步齒形帶14帶動兩被動齒形帶輪 10旋轉，兩被動齒形帶輪10與滾珠絲杠副中的滾珠絲杠9的上端通過鍵相 連接，滾珠絲杠副中的兩螺母8固定在移動橫梁的左右兩端。淬火時，將被 淬火工件安裝在下模具中，這時伺服電機一減速器一齒形傳動鏈帶動滾珠絲 杠做旋轉運動，螺母做向下直線移動，帶動移動橫梁一測力傳感器一上模 具向下移動。當上模具將被淬火工件按設定好的壓力壓緊后，進行淬火。 在淬火過程中，測力傳感器將壓力信號傳遞給控制系統，由控制系統將控制 信號反饋給伺服電機，通過控制伺服電機來的輸出轉角和輸出力矩，調整 淬火壓力的大小。 實施例2:
本實施例針對的是"C"形機身的淬火機床。如圖2所示，工作臺2安 裝在底座1上，工作臺2上安裝有用于固定被淬火工件的下模具3，用于固 定被淬火工件的上模具5通過測力傳感器6安裝在滑塊16上，滑塊16可沿 機床床身15上的垂直導軌4上下移動。在床身15上部安裝有伺服電機及 旋轉編碼器組ll，伺服電機帶動減速器12旋轉，主動齒形帶輪13通過鍵 安裝在減速器的輸出軸上，通過同步齒形帶14帶動被動齒形帶輪10旋轉， 螺母8同軸安裝在被動齒形帶輪10上。由于螺母8的軸向固定，只能旋轉， 這樣滾珠絲杠9在螺母的帶動下上下移動，滾珠絲杠的下端與滑塊16可旋 轉連接。淬火時的傳動路線為伺服電機一減速器一主動齒形帶輪13—同步 齒形帶14帶動滾珠絲杠副中的螺母8旋轉，上模具5通過測力傳感器6安 裝在滑塊上，滑塊沿床身上的垂直導軌4上下移動。當上模具將被淬火工件 按設定好的壓力壓緊后，進行淬火。在淬火過程中，測力傳感器將壓力信 號傳遞給控制系統，由控制系統將控制信號反饋給伺服電機，通過控制伺服 電機來的輸出轉角和輸出力矩，調整淬火壓力的大小。
實施例3:
在實施例1的基礎上，將滾珠絲杠的旋轉變為螺母的旋轉，移動和力的 傳遞由雙滾珠絲杠副，變為單根滾珠絲杠副，被動齒形帶輪10同軸安裝在滾珠絲杠副中的螺母8上，滾珠絲杠9的下端與移動橫梁7可旋轉連接，其 余結構不變。
在上述實施例中測力傳感器6可以采用拉壓力傳感器。 控制系統釆用計算機控制，具有數據適時采集、數字顯示、儲存、打印 及網絡通訊等功能，且整個淬火過程的淬火壓力通過閉環控制，達到控制 施加在被淬火工件上的壓力與時間的對應關系，使被淬火工件在淬火過程 中，始終按照設計的淬火工藝曲線進行，這對于重要零件的淬火無疑是一 個巨大的技術提升。本裝置可在各種結構的具有模壓淬火裝置的機床上使 用。
權利要求1、一種數控測力模壓淬火機床，包括機床床身、工作臺、安裝在工作臺上的固定工件的下模具、安裝在移動橫梁上的固定工件的上模具和帶動移動橫梁移動的傳動裝置，其特征在于上述傳動裝置置于機床頂部，主要由伺服電機及旋轉編碼器組(11)、傳動鏈和滾珠絲杠副組成，滾珠絲杠副中的滾珠絲杠或螺母與移動橫梁或滑塊相連，測力傳感器(6)安裝在移動橫梁與上模具(5)之間，測力傳感器的信號傳遞給控制系統，伺服電機及旋轉編碼器組與控制系統電連接。
2、 根據權利要求1所述的數控測力模壓淬火機床，其特征在于上述傳 動鏈是由與伺服電機相連的減速器(12)和與減速器輸出端相連的主動齒形 帶輪(13)、同步齒形帶(14)和與滾珠絲杠副相連的被動齒形帶輪(10) 組成。
3、 根據權利要求2所述的數控測力模壓淬火機床，其特征在于上述被 動齒形帶輪(10)同軸安裝在滾珠絲杠副中的螺母(8)上，滾珠絲杠(9) 的下端與移動橫梁或滑塊鉸接。
4、 根據權利要求2所述的數控測力模壓淬火機床，其特征在于上述滾 珠絲杠副中的滾珠絲杠(9)的上端與被動齒形帶輪(10)固定連接，滾珠 絲杠副中的螺母(8)與移動橫梁(7)固定相連。
5、 根據權利要求4所述的數控測力模壓淬火機床，其特征在于上述滾 珠絲杠的下端與機床床身可旋轉相連。
6、 根據上述任意一項權利要求所述的數控測力模壓淬火機床，其特征 在于上述測力傳感器(6)為拉壓力傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種熱處理設備，特別是一種可精確控制淬火時壓力的數控測力模壓淬火機床的傳動系統。為實現本實用新型的目的，所采用的技術方案是一種數控測力模壓淬火機床的傳動系統，包括安裝在機床上的可帶動上模具上下移動的傳動裝置和安裝上模具的動橫梁，其特征在于上述傳動裝置主要由伺服電機、傳動鏈和滾珠絲杠副組成，滾珠絲杠與動橫梁相連，測力傳感器安裝在動橫梁上，測力傳感器的信號傳遞給控制系統，伺服電機與控制系統電連接。本裝置通過閉環控制，達到控制施加在被淬火工件上的壓力與時間的對應關系，使被淬火工件在淬火過程中，始終按照設計的淬火工藝曲線進行，這對于重要零件的淬火無疑是一個巨大的技術提升。
文檔編號C21D1/62GK201313922SQ20082023110
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年12月19日
發明者張光榮 申請人:張光榮