一种大型回转工件表面淬火系统的制作方法

本发明涉及加工设备领域，特别是涉及一种大型回转工件表面淬火系统。

背景技术：

tbm盾构机上的耐磨环在装配之前需要进行表面淬火加工，以进一步提高表面的强度和耐磨性能，但是现有的回转淬火加工设备一般只能对直径较小的部件进行加工，对于盾构机耐磨环这类设备上的大尺寸部件表面淬火加工的效果不好，成品表面硬度不均匀加工深度不足且表面硬度不均匀，因此现在盾构机等设备的耐磨环一般只能外购或者使用专用设备加工，而专用的盾构机耐磨环表面淬火加工设备体积大、价格昂贵而且应用范围小性价比差。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种大型回转工件表面淬火系统，能够提高大型回转工件的表面淬火质量和降低设备投入。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大型回转工件表面淬火系统，所述大型回转工件表面淬火系统包括：回转工件座、淬火工作台、冷却水循环子系统、淬火液循环子系统和主电柜，所述回转工件座、淬火工作台、冷却水循环子系统和淬火液循环子系统分别与主电柜电性连接；所述回转工件座包括变频回转电机座和回转工件支架，所述回转工件支架由若干支架臂组成，所述支架臂的长度可调。所述变频回转电机座能够带动回转工件支架旋转，所述淬火工作台设置在所述回转支架的外侧，所述淬火工作台包括底座、活动平台和淬火机构，所述活动平台安装在底座上，所述活动平台能够沿底座方向水平移动，所述淬火机构固定在所述活动平台上，所述淬火工作台和回转工件座可实现联动，并实现自动控制；所述冷却水循环子系统包括冷却塔、冷却水循环池、冷却水循环管道和设置在淬火机构内的冷却水路，所述冷却水经冷却塔冷却后经冷却水循环管道进入淬火机构然后经冷却水循环管道回流到冷却水循环池中，由冷却水循环池中进入冷却塔内；所述淬火液循环子系统包括淬火控制箱、淬火液循环池、淬火液收集池和淬火液循环管道，所述淬火控制箱控制所述淬火液循环池中的淬火液经淬火液循环管道进入淬火机构后喷洒到加热后的工件上，然后由设置在工件下方的淬火液回收箱收集后通过淬火液循环管道送入淬火液循环池中。

在本发明一个较佳实施例中，所述活动平台水平运动轨迹的延长线穿过所述回转工件座的中心点。

在本发明一个较佳实施例中，所述活动平台与底座之间还安装有高度调整机构，所述高度调整机构能够带动所述活动平台相对底座垂直运动。

在本发明一个较佳实施例中，所述淬火机构为中频感应淬火机构，所述中频感应淬火机构包括中频电柜和淬火头，所述中频电柜内安装有循环换热管。

在本发明一个较佳实施例中，所述淬火头包括中频感应加热管和淬火液喷管，所述中频感应加热管为中空结构，所述中频感应加热管的上方设置冷却水进口，所述中频感应加热管的下方设置冷却水出口，所述淬火液喷管安装在中频感应加热管一侧，所述淬火液喷管顶部设置淬火液进口，所述淬火液进口与淬火液循环池通过淬火液循环管道相连，所述淬火液喷管面向加工面的一侧表面设置若干喷孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述淬火机构内的冷却水管道共有两路，一路为中频感应加热管降温水路，冷却水由冷却塔起经通过冷却水循环管道连接中频感应加热管的进水口进入中频感应加热管内，吸热后由出水口经冷却水循环管道流出进入冷却水循环池，另一路为中频电柜降温水路，冷却水由冷却塔起，通过冷却水循环管道进入中频电柜内的循环换热管中，吸热后经冷却水循环管道进入冷却水循环池。

在本发明一个较佳实施例中，所述淬火也喷管与所述中频感应加热管之间的距离为3~5mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述中频感应加热管和所述淬火液喷管的形状与所述工件待处理表面形状相匹配。

在本发明一个较佳实施例中，所述活动平台上还安装有加工面距离传感器，所述活动平台能够根据所述加工面距离传感器的反馈数据调整平台的的位置。

本发明的有益效果是：本发明可以通过调整活动平台在底座上的位置以适应各种不同尺寸大型工件的回转淬火加工需要，淬火过程中加热步骤与冷却步骤之间时间间隔小，淬火质量高，加工后的产品表面硬度均匀稳定，表层加工深度高达6mm，可以满足各类大型特种齿轮和回转工件的加工需要，使用本发明加工后的盾构机耐磨环可以替代进口产品，而且整个加工系统占用空间较小，易于安放，其中涉及的各个设备结构简单，操作方便，与专用设备相比价格低廉，极大的降低了淬火生产线的资金投入。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1中圆圈所示位置细节放大示意图；

图3是本发明一较佳实施例中淬火头结构示意图；

附图中各部件的标记如下：

1.工件、2.回转工件座、3.淬火头、4.底座、5.活动平台、6.中频电柜、7.淬火液回收箱、8.冷却塔、9.冷却水循环池、10.淬火液循环池、11.主电柜、12.淬火控制箱；

301.中频感应加热管、302.淬火液喷管、303.冷却水进口、304.冷却水出口、305.淬火液入口。

601.换热管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例包括：

一种大型回转工件表面淬火系统，所述大型回转工件表面淬火系统包括：回转工件座2、淬火工作台、冷却水循环子系统、淬火液循环子系统和主电柜；所述回转工件座2、淬火工作台、冷却水循环子系统和淬火液循环子系统分别与主电柜11电性连接，由主电柜11提供驱动电流。

所述回转工件座2包括变频回转电机座和回转工件支架，所述回转工件支架有8个对称的支架臂组成，所述支架臂为可伸缩支架臂，可以根据工件1的直径进行调节，使工件1稳定抱持在工件支架内，从而提高加工稳定性。所述变频回转电机座能够带动整个回转工件支架按照工艺要求的速度旋转，

所述淬火工作台设置在所述回转支架的外侧，所述淬火工作台包括底座4、活动平台5和淬火机构，所述活动平台5安装在底座4上，所述淬火机构固定在所述活动平台5上。所述活动平台5能够沿底座4方向水平移动，所述活动平台5水平运动轨迹的延长线穿过所述回转工件座的中心点，可以使淬火加热的过程中淬火机构能够与加工面垂直。所述活动平台5与底座4之间还安装有高度调整机构，所述高度调整机构能够带动所述活动平台5相对底座4垂直运动，根据工件情况调整淬火机构的加工高度，提高加工的便利性。所述活动平台上5还安装有加工面距离传感器，当工件加工面具有凸凹变化时，所述加工面距离传感器可以随时测量活动平台5与工件加工面之间的距离，使所述活动平台5能够根据所述距离及时调整平台的的位置，防治碰撞淬火头3或者淬火不均匀。

所述淬火机构为加工频率为2khz-8khz的中频感应淬火机构，所述中频感应淬火机构包括淬火头3和中频电柜6。所述淬火头3包括中频感应加热管301和淬火液喷管302，所述中频感应加热管301为中空结构，所述中频感应加热管301的上方设置冷却水进口303，所述中频感应加热管的下方设置冷却水出口304，所述淬火液喷管302安装在中频感应加热管301一侧，所述淬火也喷管与所述中频感应加热管之间的距离为5mm，所述淬火液喷管302顶部设置淬火液进口305，所述淬火液进口305通过淬火液循环管道连接淬火液循环池10，所述淬火液喷管302面向加工面的一侧表面设置若干喷孔，淬火液可以在压力之下从喷孔中喷到加热后的工件表面。

所述冷却水循环子系统包括冷却塔8、冷却水循环池9、循环管道和设置在淬火机构内的冷却水路，所述淬火机构内的冷却水路共有两路，一路为中频感应加热管301降温水路，冷却水由冷却塔8起经通过循环管道连接中频感应加热管的冷却水进口303进入中频感应加热管301内，吸热后由冷却水出口304流出经循环管道进入冷却水循环池9，另一路为中频电柜6降温水路，冷却水由冷却塔8起，通过循环管道进入中频电柜6内的循环换热管601中，吸热后经循环管道进入冷却水循环池9。所述冷却水循环池9与冷却塔8相连，吸热后的冷却水经由所述循环冷却池9进入冷却塔8重新冷却。

所述淬火液循环子系统包括淬火液控制箱12、淬火液循环池10、淬火液收集池7和淬火液循环管道，所述淬火液控制箱12控制所述淬火液循环池10中的淬火液通过淬火液循环管道由淬火液入口302进入淬火液喷管302，然后通过淬火液喷管302上的小孔喷洒到加热后的工件1上对工件1快速降温，然后由设置在工件1下方的淬火液回收箱7收集从工件上落下的淬火液后通过淬火液循环管道将淬火液送入淬火液循环池10中。

而所述中频感应加热管301和淬火液喷管302的形状与所述工件1待处理表面形状相匹配，可以完全覆盖住需要淬火的位置，防止出现局部缺陷。

使用本系统加工tbm盾构机耐磨环的方法如下：

第一步，调整支架臂的长度，将tbm盾构机耐磨环放置在工位支架上，由8个支架臂将耐磨环平稳抱持；

第二步，调整淬火工作台上的活动平台5水平位置和竖直位置，使中频感应加热管301与耐磨环的淬火面之间达到工艺设定的距离范围；

第三步，先打开冷却水循环子系统和淬火液循环子系同步喷洒淬火液，再启动中频电柜6，使中频感应加热管301开始工作，然后启动回转工件座2，使耐磨环开始回转，开始对耐磨环外表面进行回转淬火，在淬火过程中表面感应加热温度高达850-900℃，同时喷洒淬火液快速冷却，工件表面硬度可以达到hrc55以上，表层加工深度达到6mm以上。

在实际生产中可以通过调整活动平台5与回转工件座2之间的相对位置实现对各种规格的大直径耐磨环进行淬火加工。

使用本系统加工大型齿轮工件的方法如下：

第一步，调整支架臂的长度，将齿轮工件放置在工位支架上，由8个支架臂将齿轮工件平稳抱持；

第二步，调整淬火工作台上的活动平台5水平位置和竖直位置，使中频感应加热管301与耐磨环的淬火面之间达到工艺设定的距离范围；

第三步，先打开冷却水循环子系统和淬火液循环子系同步喷洒淬火液，再启动中频电柜6，使中频感应加热管301开始工作，然后启动回转工件座2，使齿轮开始回转，开始对耐磨环外表面进行回转淬火，在淬火过程中表面感应加热温度高达850-900℃，同时喷洒淬火液快速冷却，工件表面硬度可以达到hrc55以上，表层加工深度达到6mm以上。在此过程中，由于齿轮表面轮齿凸凹不平，安装在活动平台5上的加工面距离传感器即时测量齿轮轮齿与活动平台5之间的距离，并根据距离数据自动调整所述活动平台5的水平位置，使淬火头3与齿轮的轮齿加工面之间距离保持恒定，一方面可以防止活动平台上得到淬火头被轮齿撞到，另一方面可以对轮齿表面均匀淬火。

在实际生产中可以通过调整活动平台5与回转工件座2之间的相对位置实现对各种规格的大直径齿轮进行淬火加工。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。