数控技术在设计感应淬火机床中的应用

0 引言

　　表面淬火是制造重要零件的主要热处理方式之一，可以大大提高机械零件表面的机械性能。高频(或中频)感应淬火是常用的表面淬火方法，一般在感应淬火机床上进行。普通感应淬火机床，由于结构的限制通常只能对形状规范零件的表面进行热处理，且质量不稳定。对于表面具有曲线形状且需进行表面热处理的零件，往往需要设计专用的机床和形状结构复杂的感应线圈来解决。像盘形凸轮这样生产批量较少，而且形状复杂的零件，不论使用普通感应淬火机床还是设计专用机床，都需要设计制造与被淬火零件外形适应的感应线圈或专用机床，制造周期长，生产成本高，不适应现代高效率生产的需求。LGY-500型数控感应淬火机床是将数控技术与感应淬火技术结合设计开发的机电一体化设备，可以较好地解决在普通感应淬火机床上，难以对具有非圆曲线复杂形状表面进行表面热处理的问题。

1 LGY-500型数控感应淬火机床的特点和技术指标

　　LGY-500型数控感应淬火机床，是在目前工业加工中广泛使用的通用淬火机床的基础上，引入先进的数控技术。经过反复研究和改进。新开发的机电一体化产品。

　　机床采用国际上最近出现的MCX314运动控制芯片并与工业数控系统相结合，在正确建立非圆曲线上动点等线速度运动数学模型的基础上。利用多轴数控方式，开发出能在非劂曲线凸轮轮廓表面进行等线速度加热淬火，保证凸轮轮廓各个部分淬火后具有均一性能的数控感应淬火机床。该设备调试使用方便，能最大程度满足复杂工件的淬火需要，适用于具有非圆曲线形状的板类、盘类及精密圆周分度的零件等。由于机床采用数控技术适应零件复杂曲面。实现简单形状的感应圈沿复杂曲面轮廓等线速度运动。因此可以采用通用感应圈进行感应淬火，拓宽了感应淬火的应用范围。成本大大降低。

图1 LGY-500数控摩应淬火机床的主体结构示意图 

　　1.1 产品的主要特点

　　(1)采用MCX314运动控制芯片与工业数控系统相结合的新型数控方式。容易实现非网曲线的等闲速度加热淬火。

　　(2)能够实现多种淬火方式：连续扫描淬火、分段等线速度扫描淬火分段不等速淬火(实现各段不同硬度、淬硬层厚度)。

　　(3)适用于非圆复杂曲面形状的板类、盘类及精密圆周分度的零件等。

　　(4)运行成本低，经济实用。

　　(5)自动化程度高。生产效率高。

　　1.2 产品的主要技术指标

　　(1)回转台外径尺寸：500ram。
　　(2)回转台转速范围：5~50rpm。
　　(3)回转台上工件重量：200kg。
　　(4)感应线圈水平运动距离：250mm。
　　(5)感应线圈垂直运动距离：300mm。
　　(6)回转台的回转精度10/1000。
　　(7)感应线圈水平方向运动精度0，1mm。

2 LGY-500型数控感应淬火机床的总体结构

　　本设备的机械部分主要由回转工作台1、垂直升降台2、水平工作台3和机座等部分组成。电器及控制部分主要由可控高频电源发生器、淬火变压器4、机床数控系统等组成。

3 LGY与00型数控感应淬火机床的主要传动链

图2 LGY堋数控感应淬火机床的机械传动链筒图

　　(1)水平T作台沿X轴方向的运动在工作中要求实

　　现快速变化的不等速运动，以便与回转台匀速回转运动复合后形成感应头沿丁件复杂曲面等线速度运动。该工作台采用滚动导轨，滚珠丝杠。实现感应头的水平进给，具有良好的动态响应能力；

　　(2)垂直工作台Z轴方向的运动由伺服电机经同步齿形带、滚珠丝杠传动实现感应头的垂直运动；

　　(3)工作台的回转运动由具有零间隙且此间隙可调整的双导程蜗轮蜗杆机构在伺服电机的带动下实现。

　　(4)各轴伺服电机后部均装有转角编码器，实现运动的反馈控制。

4 LGY-500型数控感应淬火机床的应用范围

　　LGY-500型数控感应淬火机床主要用作直径在Φ 500mm范围内的具有非圆曲线表面轮廓板状零件外廓进行感应加热淬火，亦可用于对相应尺寸范围内的大中型齿轮轮齿进行精密分度的单齿表面感应加热淬火。

5 研制本产品的技术、经济意义

　　(1)突破了凸轮曲线外廓难以进行感应淬火的难关。
　　(2)可以采用通用感应圈对各种不同曲线外廓零件在同一台机器上淬火，降低了复杂零件的感应淬火成本，提高了机床柔性度。
　　(3)为我国大中型齿轮齿廓表面淬火找到高效解决办法。

6 结束语

　　LGY-500型数控感应淬火机床的开发，解决了盘类零件非圆曲线轮廓等线速度表面加热淬火的关键技术问题，对扩大感应淬火机床的应用范围。提高淬火质量具有重要作用。过程中所研发的非圆曲线等线速度加工程序及相应硬件对高精度曲面铣削、高精度自动喷涂等相关领域也有着重要的推广意义。