一种柱状工件内孔淬火装置及其设备的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，具体地，涉及一种柱状工件内孔淬火装置及其设备。

背景技术：

工业机械上有很多产品为保证性能需要进行淬火处理，而又有相当一部分产品仅需进行局部淬火来达到其最优性能，而现有技术中对有这类技术要求的工件通常是采用多用炉或者井式炉等进行整体加热淬火的方式处理，然而这种方式不但能耗高、生产效率低，尤其在生产过程中如发生紧急情况停炉时，则会面临巨大的损失，最重要的是这样的整体淬火方式使得工件整体硬度都提高了，反而不利于后续的其它部位淬火等工艺的开展，再者因为是整体淬火，无形之中也为每件产品的质量检测提高了难度。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可实现局部淬火并能达到最优淬火效果的柱状工件内孔淬火装置。

本发明同时提供一种设有上述柱状工件内孔淬火装置的柱状工件内孔淬火设备。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种柱状工件内孔淬火装置，包括固定架和设于固定架上的工件承接部、工件加热部、工件冷却部和位移控制部，柱状工件位于工件承接部上，工件加热部可在位移控制部的驱动下平行伸入柱状工件内孔进行加热。

进一步地，工件承接部包括两个平行设置且同向旋转的滚轮，柱状工件设于两个滚轮之间且与滚轮平行设置。

更进一步地，滚轮在远离工件加热部的端部设有钢环用于对柱状工件进行限位。

进一步地，工件加热部包括淬火变压器和感应加热线圈，感应加热线圈为呈Y型结构的空心管，Y型结构的叉开口与淬火变压器接通，Y型结构的另一端为柱状工件内孔加热端。

更进一步地，工件冷却部包括往Y型结构空心管的叉开口内通冷却液的注水端，还包括在感应加热线圈加热端上设置的通孔。

优选地，位移控制部为伺服电机。

进一步地，还包括辅助冷却部，辅助冷却部包括可对柱状工件外周喷冷却液的辅冷水圈和分别设于辅冷水圈两端的直杆，直杆平行于滚轮设置，直杆远离辅冷水圈的端部与工件加热部活动连接。

更进一步地，直杆与工件加热部之间通过轴套连接，轴套包括套设在直杆外周的套管端和与工件加热部螺栓连接的固定端，套管端上设有螺纹孔，螺纹孔内可旋入锁紧螺丝与直杆外周抵接。

一种柱状工件内孔淬火设备，设有如上所述的柱状工件内孔淬火装置，柱状工件内孔淬火装置在柱状工件内孔淬火设备上倾斜设置，淬火变压器在倾斜顶端、滚轮在倾斜底端，还设有位于柱状工件内孔淬火装置下方的水箱，通入工件加热部内的冷却液最终流入水箱。

进一步地，在柱状工件内孔淬火装置下方还设有机架，机架与固定架之间设置有可对柱状工件内孔淬火装置的倾斜角度进行调节的角度调节机构，所述角度调节机构设于固定架上，角度调节机构包括与机架形成支点连接的铰接部，还包括设有弧形调节槽的角度调节部，弧形调节槽以支点为圆心，机架与弧形调节槽之间通过紧固件固定来实现柱状工件内孔淬火装置的倾斜角度调节。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)可根据需求进行局部淬火，满足工件的技术要求，同时又降低能耗，也使工作环境更安全和舒适；

2)工件在淬火的同时在滚轮的带动下旋转，可保证工件的受热和冷却均匀；

3)设于感应加热线圈加热端部的通孔可保证工件在受热的同时被冷却液喷淋，同时辅助冷却部还可防止工件外周温度过高，为工件的最优淬火效果提供基础；

4)柱状工件内孔淬火装置在柱状工件内孔淬火设备上倾斜设置，一方面可使其内通过的冷却液在重力作用下快速流入水箱参与冷却液循环，另一方面得益于冷却液的快速循环，可使工件淬火效果更好；

5)通过对角度调节机构进行适当调整，可使工件、感应加热线圈和辅冷水圈处在一个可使冷却液喷淋方向和流向最利于工件淬火效果的角度，即操作人员可方便灵活地管控工件的淬火组织和淬火均匀度，保证产品质量；

6)可低成本地对小批量产品进行淬火加工，节约大量能源。

附图说明

图1为实施例1所述的柱状工件内孔淬火装置的结构示意图；

图2为实施例2所述的柱状工件内孔淬火设备的结构示意图；

图3为实施例2所述的柱状工件内孔淬火设备中柱状工件内孔淬火装置与机架连接的局部示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，提供一种柱状工件内孔淬火装置，包括固定架1和设于固定架1上的工件承接部、工件加热部、工件冷却部和位移控制部，柱状工件A位于工件承接部上，工件加热部可在位移控制部的驱动下平行伸入柱状工件内孔进行加热。

具体来说，工件承接部包括两个平行设置且可同向旋转的滚轮21，滚轮21为金属滚轮，柱状工件A设于两个滚轮21之间且与滚轮平行设置，事实上两个滚轮21之间间隙很小，这样可保证柱状工件内孔淬火装置可适应多种尺寸的柱状工件淬火加工，即当柱状工件A外周尺寸很小时，其仍可被两个滚轮21支撑，同时这两个滚轮的旋转扭矩可传递给柱状工件，使柱状工件能随着滚轮作同向旋转，保证工件内孔在淬火过程中均匀受热和冷却。

为避免柱状工件在淬火过程中发生从滚轮21中脱出的意外，滚轮在远离工件加热部的端部设有钢环22用于对柱状工件进行限位，虽然进行淬火加工的柱状工件可能长度不一，但无论何时，柱状工件端部均可与钢环22抵接，若此时柱状工件另一端处在滚轮中部，只需使工件发热部深入柱状工件内孔的位移大些即可。

工件加热部包括淬火变压器31(为感应加热线圈32提供电源)和感应加热线圈32，感应加热线圈32为呈Y型结构的空心铜管，Y型结构的叉开口321与淬火变压器31接通，Y型结构的另一端为柱状工件内孔加热端322。

本实施例采用感应加热线圈32进行表面淬火具有表面质量好、脆性小、淬火表面不易氧化脱碳和变形小等优点。

工件冷却部包括往Y型结构空心管的叉开口321内通冷却液的注水端(未示出)，还包括在感应加热线圈加热端322上设置的通孔(未示出)，可通过相关工艺处理，使感应加热线圈的加热端长度可控，且加热端位于Y型结构空心管的非叉开口的最顶端，感应加热线圈32伸入工件内孔加热的过程中，两叉开口处的注水端则均开始往感应加热线圈32内通入冷却液，冷却液顺着Y型结构流向最顶端的加热端并最终从通孔处喷出(因冷却液在感应加热线圈内流通时具有一定压力，因此其从通孔喷出时也具有一定喷出压力，可确保冷却液喷射至工件内孔壁上)。

本实施例中位移控制部为伺服电机4，伺服电机具有速度可控、位移精度高的优点，可很好地针对不同尺寸的柱状工件加工来设置工件加热部的位移情况。

固定架1上铺设有两根滑轨11，淬火变压器31底部设有与滑轨11配套的滑移底座311，滑轨11和滑移底座311与伺服电机4电连接，一旦伺服电机4发出位移指令，滑移底座311即可带动淬火变压器31和感应加热线圈32沿滑轨11前进或后退。

本发明的设备主要针对柱状工件内孔淬火，然而由于工件为金属，其内孔在加热过程中，势必也会有部分热量导至工件其它部位(如芯部和外周)，这样一来将无法保证其它部位的性能，因此为了缓解这种其它部位被动加热的可能，本实施例的柱状工件内孔淬火装置还包括辅助冷却部。

辅助冷却部包括可对柱状工件外周喷冷却液的辅冷水圈51和分别设于辅冷水圈两端的直杆52，直杆52平行于滚轮21设置，本实施例中两根直杆52分别设于淬火变压器31两侧，而直杆52远离辅冷水圈51的端部则与淬火变压器的滑移底座311活动连接。

直杆52与滑移底座311的活动连接可实现柱状工件外周冷却效果可调，具体地它们之间通过轴套连接，轴套包括套设在直杆52外周的套管端531和与滑移底座311螺栓连接的固定端532，套管端531上设有螺纹孔，螺纹孔内可旋入锁紧螺丝与直杆52外周抵接实现直杆的紧固，此结构可使直杆52在套管端531内灵活伸缩调节。

辅冷水圈51具体呈弧形结构，其弧形结构的圆心与柱状工件横截面圆形结构的圆心连成的直线与滚轮21平行，弧形结构上设有多个注水喷嘴511，往注水喷嘴511上接入水管(未示出)即可实现冷却液从水管通入到注水喷嘴并最终从弧形结构喷淋到柱状工件外周。

实施例2

一种柱状工件内孔淬火设备，如图2所示，设有实施例1的柱状工件内孔淬火装置，柱状工件内孔淬火装置在柱状工件内孔淬火设备上倾斜设置，其中淬火变压器31在倾斜顶端、滚轮21在倾斜底端，还设有位于柱状工件内孔淬火装置下方的水箱6，通入工件加热部内的冷却液经过工件内孔壁后最终流入水箱6。

柱状工件内孔淬火设备内还设有喷淋泵(未示出)，喷淋泵与工件冷却部电连接，同时水箱6内设有过滤装置(未示出)，冷却液流入水箱6后经充分过滤和冷却后，可在喷淋泵的作用下重新被送入注水端作工件淬火冷却之用，这样一来实现了冷却液的循环使用，具有节约环保意义。

如图3所示，在柱状工件内孔淬火装置下方还设有机架7，机架7与固定架1之间设置有可对柱状工件内孔淬火装置的倾斜角度进行调节的角度调节机构。

角度调节机构设于固定架1上，角度调节机构包括与机架形成支点连接的铰接部，还包括设有弧形调节槽81的角度调节部8，弧形调节槽81以支点为圆心，机架7与弧形调节槽81之间通过紧固件固定来实现柱状工件内孔淬火装置的倾斜角度调节。

具体地，铰接部可为一具有圆弧形缺口91的固定块9，而机架7在圆弧形缺口位置处焊接有圆柱销71，圆柱销71拴入圆弧形缺口91内，柱状工件内孔淬火装置可绕圆柱销71作旋转移动；同样的，机架7在角度调节部的弧形调节槽81位置对应处焊接有一个螺栓72，该螺栓贯穿弧形调节槽81且可与弧形调节槽间隙配合，通过在螺栓的螺纹端旋入螺母(未示出)与角度调节部压紧即可实现柱状工件内孔淬火装置的位置固定。

弧形调节槽81的弧形长度即决定了倾斜角度的调节范围，可依具体工艺要求来设定该弧形长度。

操作人员将工件送至滚轮21上，通过对角度调节机构进行适当调整，可使工件、感应加热线圈和辅冷水圈处在一个可使冷却液喷淋方向和流向最利于工件淬火效果的角度，即操作人员可方便灵活地管控工件的淬火组织和淬火均匀度，保证产品质量，待工件淬火完成后将工件取下即可。

本发明的柱状工件内孔淬火装置和柱状工件内孔淬火设备针对小批量工件进行淬火处理时可节约大量能源，摒弃了以前对少量工件淬火时仍需对热处理设备进行整体开炉的弊端，而且因为是逐件进行加工，操作人员能精准地判断每个工件的加工好坏，利于保证工件的整体质量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。