带检测和牙口限位装置的模压淬火机床的制作方法

本实用新型涉及一种淬火装置，特别是一种带检测和牙口限位装置的模压淬火机床。

背景技术：

对于大批量加工过程中需要进行淬火处理的套类零件来说，淬火热处理是决定产品质量、使用性能及寿命的关键工序之一，淬火热处理工序属于热加工，不可预见的因素很多，如铁路轴承的内外圈在加工制造过程中，工序前加工合格的产品，在淬火工序中，经过高温长时间加热，淬火时的急速冷却，不可避免的产生几何尺寸和形状的变化，当变形量过大时，就会产生大量的不合格品，返工率和废品率很高。

目前对于大批量套类零件的热处理一般模压淬火专用机床，在压床内被淬火零件的冷却过程中，采用适合的淬火模具能有效地阻止零件收缩，减小变形，保证工件的热处理质量和尺寸稳定。

目前国内在线使用的所有铁路轴承模压淬火压床，主要是控制外套工件在淬火过程中滚道的变形量，牙口是指铁路轴承外套两端壁较薄的圆环部分，牙口的变形一直没有一种合理的机构进行有效的控制，在淬火过程中工件快速冷却后开始收缩抱紧模具，由于牙口处厚度较薄，首先收缩到位，工件滚道及中部较厚不封，会继续向内收缩，在该部分的收缩过程中，会引起牙口不同程度的外胀变形，造成牙口部分的变形量无法控制。

由于传统的淬火后的加工工序即磨削加工是滚道和牙口是分工序加工，可以弥补牙口变形较大带来的不足，但由于需要两次装卡和加工，加工效率低。随着企业智能化制造的普及和自动化程度的提高，各铁路轴承生产厂家对外套工件采用滚道和牙口一次磨削加工的智能磨床，如果牙口的变形量过大，且和滚道的同心度不能高度匹配，就会给一次性磨削加工带来非常大的问题，会产生以下问题：1、牙口或滚道磨削不到位；2、由于牙口变形较大，在磨削过程中砂轮进刀量变化过大，使砂轮的使用寿命迅速降低或损坏；3、磨削量不均匀，废品率增大，严重影响企业的生产效率和经济效益，并存在一定的安全隐患。

并且在铁路轴承模压淬火压床的实际使用过程中，外套工件在淬火完成后有时会有脱不开模的情况发生，即工件和模具没有彻底分开。根据设备模具结构分析，脱不开模的情况共有三种：一是工件和上下模具都没有分开，此时主油缸上升受阻，如果3-5秒钟后如果动横梁没有发生位移，控制系统会发出位移延时报警；二是工件和下模具粘连，在这种情况下，出料时进出料机械手会发出抓取延时报警，即3-5秒钟后如果机械手没有上升，说明工件和下模具没有脱开；三是工件和上模具粘连，这种情况目前还没有预防手段和报警功能，由于整个淬火过程是在封闭的环境中进行，因此，这种现象也不易被操作者发现，如果工件粘附在上模具上没有被发现，当下一个循环的红热工件到位后，动横梁仍然会自动下降，造成工件乃至设备的严重损坏，直接影响到企业的生产效率和经济效益。

技术实现要素：

本实用新型是针对上述外套工件模压淬火设备存在的问题，提供一种可有效控制外套类零件牙口变形，同时可检测淬火后工件与模具脱模状况的一种带检测和牙口限位装置的模压淬火机床。

为实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：一种带检测和牙口限位装置的模压淬火机床，包括主机座、工作台、立柱、安装在工作台上的下模具和安装在动横梁上的淬火油罩及安装在淬火油罩内的上模具，其特征在于在工作台下方安装有下模具油缸，盘状的下压环的下平面与下模具油缸的活塞杆端部相连，下压环的上平面固定安装有连接杆，连接杆穿过工作台与环状的内锥体下端面相连，环状的内锥体的内圆面为圆锥面；在下模具的安装座上配装有环形的下限位块导向座，在下限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔，在每个导向孔内相配安装有限位块，环状的内锥体套在下限位块导向座的外圆面上；

在淬火油罩内的动横梁上安装有上模具油缸，环状的上压环上平面与上模具油缸的活塞杆端部相连，上压环的下平面与环状的内锥体上端面相对应；环形的上限位块导向座配装在上模具底部，在上限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔，在每个导向孔内相配安装有限位块，环状的内锥体套在上限位块导向座的外圆面上；

在上述立柱上安装有探测用的气缸，在探测用的气缸中活塞杆端部安装有工件探测头，在淬火油罩上与上模具对应位置开有用于气缸中活塞杆穿过的孔，在探测用的气缸上安装有位置检测开关，检测开关与模压淬火机床的电气控制部分相连。

上述限位块为柱状，其一端面为弧面，弧面与工件外圆面相配，另一端面为斜面，其斜面的斜度与上述环状内锥体的内圆锥面的斜面相配。

在上述环状的内锥体上的大开口端面上沿其轴向开有“U”形槽，“U”形槽的位置与上述下限位块导向座和上限位块导向座上的导向孔相对应，在限位块的斜面上开有沿其轴向的内螺纹，在内螺纹上安装有螺杆，螺杆安装在上述环的状内锥体上的“U”形槽内，安装在螺杆上的弹簧位于环状内锥体的外圆面上。

上述位置检测开关为磁控开关。

本实用新型的技术方案具有以下特点：

1、有效提高生产效率。本装置采用独特的结构设计，可满足设备现有空间结构的要求，且上、下牙口限形模具与上、下模具之间的高精度配合，保证了牙口模具和滚道模具的同轴度，减小了工件牙口、滚道的变形量，可有效减少后期加工的磨削量，提高产品的加工效率和合格率；

2、采用液压驱动系统，重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快，操纵控制方便，可实现大范围的压力调节和无级调速，很容易实现机器的自动化控制和远程控制；

3、牙口模具可调，变形控制好，在本实用新型中，可以通过改变牙口模具外锥体的行程来调整牙口模具的内径尺寸，使工件牙口尺寸控制在要求的范围之内；

4、配套性好、成本低，本实用新型提供的铁路轴承淬火压床外套工件牙口限形装置，是在原有的设备上进行配套加装，不用大范围的改动或增加其他机构，工作量小、成本低；

5、自动化程度高，本实用新型提供的外套工件牙口限形装置，其动作运行程序和整机的工作程序进行互锁和联动，在淬火过程中，可随着设备的自动运行对外套工件的牙口变形进行有效的控制，安全可靠；

6、脱模检测装置结构简单。本实用新型的技术方案采用气缸驱动探测头对工件进行探测，并通过气缸上的磁控开关的通断探测外套工件是否脱模；

7、脱模检测装置采用气动驱动系统，动作迅速、方便、无冲击，使用的元件和工作介质成本低，便于现有机器设备的自动化改装，对环境没有污染；

8、脱模检测装置自动化程度高，本实用新型提供的套类工件探测装置，其动作运行程序和整机的工作程序进行互锁和联动，可随着设备的自动运行对外套类工件的脱模过程进行自动探测，安全可靠。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型限位块的结构示意图；

附图3为本实用新型下限位块导向座的结构示意图；

附图4为本实用新型附图3的半剖俯视图；

附图5为本实用新型下限位块导向座的结构示意图

附图6为本实用新型附图5的半剖俯视图。

具体实施方式

在图1、2、3、4、5、6中，1－主机座、 2－下模具油缸、3－下压环、4－连接杆、5－工作台、6－淬火油罩、7－环状的内锥体、7-1－“U形槽”、8－弹簧、9－螺杆、10－限位块、11—下模具、12—工件、13－上压环、14－上限位块导向座、15－上模具、16－上模具油缸、17－主油缸、18－上横梁、19－动横梁、20－上模具座、21－探测头、22－探测用的气缸、23－下限位块导向座、23-1－限位块导向孔、24－立柱。

如图1所示，下模具油缸2安装在主机座1上，圆盘状的下压环3下端和下模具油缸中的活塞杆连接，下压环的上平面固定安装有连接杆4，连接杆穿过工作台5与环状的内锥体7下端面相连，环状的内锥体的内圆面为圆锥面；在下模具11的安装座上配装有环形的下限位块导向座23，在下限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔23-1，在每个导向孔内相配安装有限位块10，环状的内锥体套在下限位块导向座的外圆面上。

在淬火油罩6内的移动横梁上安装有上模具油缸16，环状的上压环13上平面与上模具油缸的活塞杆端部相连，上压环的下平面与环状的内锥体上端面相对应；环形的上限位块导向座14配装在上模具15底部，配装时要保证环形的上限位块导向座与上模具同心。在上限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔，在每个导向孔内相配安装有限位块10，环状的内锥体套在上限位块导向座的外圆面上。

如图1所示，在主机座1上安装有工作台5和立柱24，在立柱上安装有上横梁18，主油缸17中的活塞杆下端部与动横梁19相连，并可带动动横梁上下移动，淬火油罩6安装在动横梁下部，在淬火油罩内的动横梁上通过上模具座20安装有上模具15。

在立柱上水平安装有探测用的气缸22，在探测用的气缸中活塞杆端部安装有工件探测头21，在淬火油罩上与上模具对应位置开有用于气缸中活塞杆穿过的孔，在探测用的气缸上安装有位置检测开关，检测开关与电气控制部分相连，上述位置检测开关为安装在探测用的气缸上的磁控开关。

如图2所示，限位块为柱状，其右端面为弧面，弧面与工件12的外圆面相配，右端面为斜面，其斜面的斜度与上述环状内锥体的内圆锥面的斜面相配。

如图5、6所示，环形的下限位块导向座23的圆周上均布开有径向导向孔23-1，在每个导向孔内相配安装有限位块，这样每个限位块可沿径向导向孔移动。

如图3、4所示，在环状的内锥体7上的大开口端面上，即图中所示的上端面沿其轴向开有“U”形槽7-1，“U”形槽的位置与上述下限位块导向座和上限位块导向座上的导向孔相对应，在限位块的斜面上开有沿其轴向的内螺纹，在内螺纹上安装有螺杆9，螺杆安装在上述环的状内锥体上的“U”形槽内，安装在螺杆上的弹簧8位于环状内锥体的外圆面上。

本装置工作过程如下：

1、套类工件由上料机构运放至工作台的上模具内，工作台运行至上、下模具同轴的淬火位置后；

2、主油缸接到程序指令带动动横梁、淬火油罩、上模具等一起下降，使上模具插入红热的工件内孔的淬火位后；淬火位置是上、下淬火模具与被淬火工件的内圆面接触，并使上、下模具与被淬火工件的内圆同心，以减少工件淬火过程中的径向变形。

3、向淬火油罩内充淬火冷却液，当工件快速冷却后开始收缩抱紧模具，由于牙口处厚度较薄，首先收缩到位，此时下模具油缸和上模具油缸分别向上和向下移动，带动环状的内锥体分别向上和向下移动，通过其上的圆锥面推动限位块径向收缩，使限位块上的弧面工件中的牙口外径抱紧，限制了其在淬火中的变形，保证了牙口和滚道在淬火过程中变形的一致性和可控性；

4、淬火结束后，下模具油缸和上模具油缸分别带动环状的内锥体分别向下和上向移动，限位块在弹簧的弹力作用下沿上、下限位块导向座中的导向孔径向外移动，将工件松开，同时移动横梁向上，带动安装在移动横梁上的淬火油罩和上模具上升至上位，待下一循环淬火；

5、淬火完成后会出现以下四种情况：

1）如果工件和上、下模具彻底分开，设备正常自动运行；

2）如果工件和上、下模具都没有分开，设备主油缸系统具有延时报警功能；

3）如果工件和下模具没有分开，设备中的去聊机械手系统无料可取，机械手系统延时报警；

4）如果工件和上模具没有分开，探测气缸驱动活塞杆和探测头向左移动穿过淬火油罩上的孔进行探测，如果上模具没有工件，探测气缸淬火油罩上与上模具对应位置开有用于气缸中活塞杆穿过的孔移动到位后，磁控开关接通，说明工件位置正常，探测头回位。如果上模具与工件粘连，探测气缸到位开关不通，说明工件位置异常，工件探测头延时回位，系统发出工件异位报警信号，同时设备自动进行二次脱模，如果二次脱模仍未成功，系统再次发出声光报警信号并自动停机，提醒操作者人工处理该类事故。