4.3 通用型感應淬火機床的發展趨勢與典型結構

通用型感應淬火機床的發展趨勢如下：

（1）多軸與多工位化 為提高生產率，采用多軸與多工位化淬火機床是發展方向之一。

（2）緊湊化 將電源升降機構、淬火泵循環系統等組合成一體，小功率的甚至含感應回火電源，使成套裝備在一體，一次完成安裝調試，便利生產。這又稱為機電一體化。

（3）數控化 機床一般有3個數控軸，即回轉軸（C軸）、垂直軸（X軸上下升降）與水平軸（Z軸前后移動），監控齊全，人機界面，操作方便。

4.3.1 MTV-1000型通用淬火機床

MTV-1000型通用淬火機床如圖4-5所示。該淬火機床可處理長1000mm，直徑≤250mm的工件；垂直最大行程為1200mm，最大移動速度可達到18m／min（300mm／s）；設有油煙吸除裝置，頂蓋可自動開合，采用PLC＋工業計算計控制。

圖4-5 MTV-1000型通用淬火機床外觀（ZCHING IVET公司提供）

4.3.2 變壓器升降的UM-1000通用型淬火機床

UM-1000型通用型淬火機床如圖4-6所示。成套裝置由超音頻電源、淬火機床與冷卻裝置所組成。其具有如下特點：

1）超音頻電源采用陶瓷振蕩管，4組電容器。通過變換電容器可變換4種頻率分別為25kHz、29kHz、35kHz與50kHz以適應不同工件，例如：軸類（絲杠、主軸、階梯軸）、圓盤類（齒輪、棘輪、分度盤）等工件。

2）配有分度工作臺附件，可對成批的小工件進行淬火。

圖4-6 UM-1000型通用型淬火機床

3）機床變壓器感應器組升降，工件只做旋轉運動，在工作行程前進中還能做前后仿形移動，適合處理特殊不規則形狀的工件，例如：錐形圓柱體、臺階軸等當掃描到直徑小的一段，感應器會前進一點，使感應器局部與工件間隙保持基本恒定。

4）具有故障診斷并顯示。設備運行過程中，遇到軟硬件故障，能自動診斷顯示，其不同故障信息量近200條。

5）計算機存儲器內可存儲32000字，滿足編制100個以上的淬火工件程序。

6）機床配有感應器快換夾頭，更換一個感應器在10s以內。

7）由于采用變壓器感應器移動，整個淬火機床總高度比工件升降式的機床低。

8）機床傳動系統采用伺服電動機及滾珠絲杠傳動副。X軸——可編程序（無級調速），移動速度范圍為6～9000mm／min，最快速度達到150mm／s；C軸——可編程序（無級調速），主軸轉速為1～500r／min；Z軸——可編程序（無級調速），感應器前后移動距離為240mm，主軸定位精度為±0.01mm。

9）機床槽框采用不銹鋼板制造，耐蝕性好，四周擋板采用鋁合金材料。

10）上頂尖座用梯形螺紋絲杠升降，上頂尖為氣動頂尖，便于工件夾緊及熱脹伸長。

11）超音頻電源的電纜傳送也是該套設備的一大特點，它用多根細銅線將高頻電從電源輸送到可升降的淬火變壓器。由于淬火變壓器升降，配柔性電纜。

圖4-7 冷卻水及淬火冷卻介質系統

12）冷卻水系統與淬火冷卻介質系統，由集水箱、離心泵、溫度計、板式換熱器、過濾器、壓力表、截止閥等部件組成。圖4-7所示為冷卻水及淬火冷卻介質系統。

①冷卻水系統有兩個泵，其中一個泵是增壓泵（管道泵），可將冷卻水壓力增加到1MPa，用以感應器的冷卻。

②雙室過濾器附有壓差指示儀，當壓差過大，指示儀會顯色，則表示內部沉淀物過多，產生阻力，采用換向閥換到另一室過濾，裝置可仍保持正常運行而原室可以進行清理沉淀物。

③淬火冷卻介質系統出水溫度超過規定值時，溫控閥會自動打開，工業用水進入換熱器，進行淬火冷卻介質冷卻。淬火冷卻介質冷卻到規定溫度值后溫控閥會自動關閉，節省工業用水的消耗。

4.3.3 緊湊結構的立式感應淬火裝置

變頻電源、淬火升降機構安裝在一起的感應淬火裝置，具有占地面積小安裝方便、生產率高的特點。圖4-8所示為一臺STATISCANⅣ型的感應淬火裝置。它是雙工位雙主軸的機電一體化的立式感應淬火裝置，采用雙工位、雙主軸主要是考慮高的生產率需要。其特點如下：

圖4-8 STATISCANⅣ型的感應淬火裝置

1）它可根據用戶需要配備不同頻率（10kHz、30kHz、200kHz）、不同功率（30kW、50kW、75kW、100kW、150kW）的晶體管固態電源。

2）具有快換感應器夾頭。

3）淬火變壓器換匝比有一個外部的轉換開關，便于調整。

4）上頂尖不需工具即可調整。

5）機床每個主軸能裝長762mm、重10kg的工件（掃描長度為610mm）。兩個工位是獨立工作的，也可以在一個工位進行工件的一種工序，另一工位進行另一工序。機床長1080mm、寬2045mm、高2360mm〔托架升起時〕，重1360kg。作為四主軸機床，其性能是較先進的。

6）配有離心泵、換熱器、壓力表、溫控器和閥組成的冷卻水系統及淬火冷卻介質系統。

7）PLC觸摸屏控制，CRT顯示所有參數，并可選裝能量監控器或上升時轉動等。

8）主軸轉速為0～139r／min，掃描速度為2.5～76mm／s或5～152mm／s任選。

4.3.4 GCHB雙工位數控通用立式淬火機床

圖4-9所示為一臺國產雙工位數控通用立式淬火機床，它可與高、中頻電源配套使用。其技術參數：淬火工件長度為400～1200mm，淬火工件最大直徑為400mm，托架最快移動速度為200mm／s。其特點如下：

圖4-9 國產GCHB雙工位數控通用立式淬火機床

1）雙工位雙頂尖，左、右位均可裝1～2個工件，一人可進行操作。

2）淬火冷卻介質循環系統與機床一體，位于機床后部，如圖4-10所示。配有淬火泵、換熱器、回液箱前后隔離沉淀，抽水口低于水平面以方便抽水，并設有換過濾裝置；左右工位淬火冷卻介質管路各配一臺水泵（TD50-28／2）獨立運行，噴液時互不干涉；單獨配有一臺換熱泵（TD50-32／2）及一臺8m2板式換熱器。淬火冷卻介質管路配有流量計及溫度傳感器可供監控及超限報警。

圖4-10 機床后部的淬火冷卻介質循環系統

3）機床具有淬火變壓器前后伸縮運動功能，因此，這種機床能自動執行葫蘆形感應器類的程序，即能對多直徑軸進行掃描淬火，其變壓器調整架如圖4-11所示。變壓器調整架為全電動調整，上層為異步電動機配減速機變壓器左右調整用，調整完后，在數控面板可控制鎖死，調整范圍為0～150mm；下層為伺服電動機數控控制，針對葫蘆形感應器偏移及特制感應器偏移數控自動控制，偏移范圍為0～200mm。

與21世紀初國產通用淬火機床相比GCHB雙工位數控通用立式淬火機床在功能結構、生產率方面有了顯著的進步。

圖4-11 能左右調整并前后自動伸縮的變壓器調整架

4.3.5 GCLH系列數控通用立式淬火機床

圖4-12所示為GCLH數控通用立式淬火機床。其特點如下：

1）通用立式淬火機床具有滑板式托架、不銹鋼導軌、單／雙頂尖結構、滾珠絲杠傳動。

2）采用CNC控制系統，淬火程序鍵盤輸入，能存儲數十種淬火工藝程序。

3）具有實時變速與變功率功能。

4）機床設有失電保護、越位保護等功能，具有較高的安全性。

4.3.6 變壓器升降式立式淬火機床

當工件長度大于2m時，一般采用變壓器移動結構，以免床身過高。圖4-13所示為變壓器升降式立式淬火機床。該淬火機床主要應用于軋輥、重型軸件等感應淬火。最大工件夾持長度為4100mm，最大工件回轉直徑為600mm。右導軌（直線滑動單元）用于淬火變壓器感應器組的滑臺升降，前導軌用于上頂尖座移動升降。滑臺升降采用步進電動機驅動，滾珠絲杠傳動，工件旋轉采用異步電動機驅動，變頻調速控制。

圖4-12 GCLH數控通用立式淬火機床

圖4-13 變壓器升降式立式淬火機床

控制系統采用國產經濟型數控系統，可實現淬火工藝自動控制（掃描、一次淬火分段掃描、分段一次淬火等）。

上頂尖升降由異步電動機通過梯形絲杠實現，上頂尖座可以轉開，配中心架夾持超過4m的工件，中頻電纜及冷卻水路裝在工程塑料拖鏈上，隨變壓器滑臺升降。

4.3.7 大型立式淬火機床

Ajax-TOCCO公司設計制造了一臺如圖4-14所示的大型立式淬火機床。該淬火機床采用60Hz，1500kW電源。工件長度為10m，直徑為Φ750mm，淬硬層深為75mm。其淬火槽與游泳池相似。

圖4-14 大型立式掃描淬火機床（Ajax-TOCCO