专利名称：机械式正弦波缸体激光淬火机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种淬火装置，更确切地说是涉及一种机械式正弦波缸体激光淬火机床，是用机械方式实现缸体内表面正弦淬火轨迹的机床。
现有的激光淬火机床淬火轨迹为螺旋线或网格，螺旋线存在搓板效应，网格存在交叉点软化问题，并且采用普通计算机控制，不适合工业环境，设计不完善，造价高，对于激光淬火工艺的推广使用存在问题。
本实用新型的目的就是提供一种便于操作维护，推广激光淬火技术应用的机械式正弦波缸体激光淬火机床。它不仅可提高产品质量，还可降低成本。
本实用新型的目的是通过下述方案实现的，本机床包括上固定板、下固定板和中板，上固定板与下固定板之间设有使中板沿其移动的导柱，其中在中板上装有一个光头，还装有使光头可以旋转的齿轮系统，使光头上下运动的丝杠传动装置，和使光头作振动的曲柄连杆机构，其实施方式如下，在中板上装有加工用电机，该电机通过减速器与丝杠上的齿轮相配合，丝杆带动整个中板可作上下移动，从而使中板上的光头也作上下移动，同时丝杠上的齿轮与光头上的齿轮相配合使光头作旋转运动，在丝杠上还有一对锥齿轮带动配置在中板上的一曲柄连杆机构作正弦振动，其中该曲柄连杆机构是与光头相关联的，这样，光头运动由旋转、平移和正弦振动三种运动合成，从而使被淬火缸体表面生成正弦波螺旋轨迹。在上固体板上设有一快速升降装置，该装置包括一快速升降用电机，电机经减速器而带动一齿轮，该齿轮与一带有螺母的齿轮相啮合，上述的丝杠与所述的螺母相配合，这样，当快速升降用电机驱动时，带有螺母的齿轮也随之转动，丝杆通过螺母的转动而作上下运动，同时中板也随之上下移动。此外，在上固定板下部还装有一个反射镜和控制激光发生器发射出激光的光闸，该机还包括一个激光发生器。
当加工时，光闸打开，激光光束反射聚焦后，由光头上的小反射镜反射到缸体内壁上进行淬火，由于光头运动是正弦波轨迹，所以激光光斑形成正弦波轨迹。
本实用新型所采用的光头为双层结构，中间通气冷却，光头中的小反射镜底座采取了散热片式的散热方式，全部采用气冷方式，不使用外导管连接。
根据缸体直径大小，需要对光头运动速度作调整，其机床采用变频调速器直接调整电机运转速度，从而改变光头运动速度，使得激光光斑在缸体壁上运动速度不变，从而实现淬火精度。
本实用新型的机械式正弦波缸体激光淬火机床与现有的激光加工机床相比，具有如下优点(1)现有的激光加工机床采用计算机控制，淬火轨迹一般为螺旋线和网格状淬火轨迹，这种机床对环境条件(温度、湿度和灰尘)要求比较高，淬火轨迹螺旋线存在搓板效应，网格存在交叉点软化等问题。本机床采用机械式结构，对环境条件没有特殊要求，采用正弦波淬火轨迹，解决了搓板效应和交叉点软化的问题。
(2)现有的激光加工机床光头采用气冷和水冷并用方式，或者外加导管的气冷方式。采用水冷方式容易泄露或冻结，外加导管又使得转动不灵活、连接不可靠。本机床光头采用双层结构，中间通气冷却，只用气冷方式，不用外接导管，避免了上述机床存在的冷却问题。
(3)现有的激光加工机床采用计算机控制，输入缸体直径后由计算机控制加工。但机床由于成本问题，用的是一般计算机，环境条件要求也比较苛刻。本机床采用变频调速器控制电机转速快慢，从而实现不同直径缸体的淬火，适合工业环境。
(4)现有的激光加工机床操作面板复杂，操作人员必须经过专门培训，误操作概率大。本机床用一个手柄就可实现加工、快速升降等操作，不须专门培训。
以下结合附图进一步描述本实用新型的机械式正弦波缸体激光淬火机床，其中
图1是本实用新型淬火机床的一个示意图；图2是光路原理示意图；图3是缸体淬火轨迹展开图；图4是本实用新型淬火机床中的光头结构示意图。
现参见附图，本实用新型的淬火机床包括上固定板8和下固定板1以及中板2，上固定板8与下固定板1之间设有使中间2沿其上下运动的导柱5，其中在中板2上装有一个光头3，在中板2上装有加工用电机16，该电机16通过减速器15和加工用传动齿轮14与丝杠6上的齿轮(未示出)相配合，丝杠6带动整个中板2可作上下移动，从而使中板2上的光头3也作上下移动，同时所述的丝杠6上的齿轮与光头3上的齿轮(未示出)相配合使光头3作旋转运动，在丝杠6上还有一对锥齿轮(未示出)带动配置在中板2上的一曲柄连杆机构4作正弦振动，其中所述的曲柄连杆机构4是与光头3相关联的。在上固定板8上设有一快速升降装置，该装置包括一快速升降用电机12，该电机12经减速器11而与带有螺母9的传动齿轮10相配合，上述的丝杠6与螺母9相配合，这样快速升降用电机12被驱动后，传动齿轮10随之转动，丝杆6通过螺母9的转动而作上下运动，同时中板2也随之作上下移动。在上固定板8的下部还装有一个反射镜7和控制激光发生器发射出激光的光闸13。
图2中示出了光路线路原理图，其中一个本行业通用的激光发生器A发出的激光(如箭头所示)经光闸3通过一个Φ70的反射镜7而折入到光头3中的聚焦镜17，激光经聚焦后经光头3中的一个Φ20的小反射镜18而反射到加工的缸体上。
图3表示丁缸体淬火轨迹的展开的情况。
图4为光头3的结构示意图，其中它为双层结构，在夹层中采用通气冷却(如箭头C所示)。光头3中的小反射镜18底座19采取了散热片式的散热方式，同时也有采用气冷方式。
权利要求1.一种机械式正弦波缸体激光淬火机床，其特征是它包括上固定板，下固定板和中板，上固定板与下固定板之间设有使中板沿其移动的导柱；在中板上装有一个光头，还装有使光头可以旋转的齿轮系统，使光头上下运动的丝杠传动装置，和使光头作振动的曲柄连杆机构，其实施方式如下，在中板上装有加工用电机，该电机通过减速器与丝杠上的齿轮相配合，丝杠带动整个中板可作上下移动，从而使中板上的光头作上下移动，同时丝杠的齿轮与光头的齿轮相配合使光头作旋转运动，在丝杠上还有一对锥齿轮带动配置在中板上与光头相关联的曲柄连杆机构作正弦振动；在所述的上固定板上设有一快速升降装置，该装置包括一快速升降用电机，所述电机经减速器而带动一齿轮，该齿轮与一带螺母的齿轮相啮合，上述的丝杠与所述的螺母相配合；在所述的上固定板下部还装有一反射镜和控制激光发生器反射出激光的光闸，该机还包括一个激光发生器。
2.根据权利要求1所述的机械式正弦波缸体激光淬火机床，其特征在于所述的光头为双层结构，夹层中间通气冷却，光头中设有聚焦镜和小反射镜，所述的小反射镜的底座为散热片式并设有通气冷却的通道。
专利摘要本实用新型是用机械方式实现正弦波激光淬火轨迹对缸体内表面进行淬火的机床。本机床和激光发生器一起使用,可以对汽车、摩托车、船舶等的发动机缸体内表面进行正弦波激光淬火,增加缸体耐磨性。机床采用机械方式实现正弦波淬火轨迹,解决了螺旋线淬火轨迹的搓板效应和网格淬火轨迹的交叉点软化问题。机床由一个电机驱动,实现光头平移、振动和转动三种运动,并用变频调速器调节运动速度,实现对不同直径缸体的淬火;机床光头采用双层结构,中间通气冷却,全部采用气冷方式;机床采用机械、电气双重保护方式,保障设备安全。
文档编号C21D9/08GK2330659SQ9820191
公开日1999年7月28日 申请日期1998年3月6日 优先权日1998年3月6日
发明者张丹 申请人:张丹