專利名稱：一種多功能數(shù)控設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能數(shù)控設(shè)備，尤其適用于集堆焊、熱處理、車削一體化的
圓柱形輥?zhàn)拥谋砻娑押负托迯?fù)。
背景技術(shù)：
堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè) 工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。其中圓輥的堆焊修復(fù)就是一個(gè)非常重要的部分，例如在冶金 工業(yè)中連鑄機(jī)連鑄輥、冷軋機(jī)冷軋輥以及熱軋機(jī)熱軋輥等在工作的過(guò)程中要承受高溫氧化 造成的磨損和交變機(jī)械應(yīng)力和和熱應(yīng)力造成的裂紋等，還有礦山機(jī)械領(lǐng)域的輥壓機(jī)擠壓輥 等在長(zhǎng)期工作條件下也會(huì)出現(xiàn)磨損和裂紋的情況。 為了改善這些圓輥的性能，提高使用壽命，國(guó)內(nèi)外使用最多的是堆焊合金的復(fù)合 輥技術(shù)，堆焊金屬均為含鎳、鉬、鈮的低碳馬氏體不銹鋼，從而達(dá)到修復(fù)舊輥、提高壽命和降 低成本的目的。為了保證圓輥堆焊層的均勻性，螺旋線堆焊法是最常用的堆焊方法。國(guó)內(nèi)的 一些焊接研究機(jī)構(gòu)根據(jù)這一方法開(kāi)發(fā)了堆焊設(shè)備，并設(shè)計(jì)了工藝路線，目前國(guó)內(nèi)已有很多 的專業(yè)圓輥堆焊企業(yè)，其產(chǎn)品也被大量的用在各大工業(yè)部門，但這些圓輥的質(zhì)量差異很大， 其中一個(gè)原因就是設(shè)備和工藝的陳舊。這些堆焊機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同，但控制方式多 為RLC或PLC，加工精度得不到保證，而且只能完成堆焊工藝流程中的表層堆焊這一環(huán)節(jié)， 對(duì)于熱處理和車削則要另?yè)Q設(shè)備，在搬運(yùn)的過(guò)程中易造成工件損壞，其生產(chǎn)成本高，耗時(shí)費(fèi) 力，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，給生產(chǎn)造成了很大的不便。

發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，
省時(shí)省力，易操作，具有集表層堆焊、熱處理、車削于一身的多功能數(shù)控設(shè)備。 技術(shù)方案本實(shí)用新型的多功能數(shù)控設(shè)備，包括控制柜，數(shù)控機(jī)床，埋弧焊機(jī)及焊
接電源，所述數(shù)控機(jī)床的刀架導(dǎo)軌對(duì)面一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器導(dǎo)軌和設(shè)在感應(yīng)器導(dǎo)軌上的感應(yīng)裝
置；數(shù)控機(jī)床的主軸箱內(nèi)設(shè)有二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置；在數(shù)控機(jī)床的側(cè)面設(shè)有一門架，門
架的橫梁上設(shè)有軸向移動(dòng)小車和控制軸向水平移動(dòng)小車移動(dòng)的第一伺服電機(jī)單元，軸向水
平移動(dòng)小車上設(shè)有垂直移動(dòng)小車及控制其垂直移動(dòng)的第二伺服電機(jī)單元，埋弧焊機(jī)的機(jī)頭
及焊劑斗設(shè)在縱向垂直移動(dòng)小車上，埋弧焊機(jī)的控制面板及焊絲盤設(shè)在軸向移動(dòng)小車上； 所述感應(yīng)裝置由感應(yīng)器移動(dòng)小車、縱向進(jìn)給導(dǎo)軌、滾珠絲杠副、感應(yīng)器支架、感應(yīng)
器、第三伺服電機(jī)單元構(gòu)成，其中，縱向進(jìn)給導(dǎo)軌設(shè)在感應(yīng)器移動(dòng)小車上、滾珠絲杠和第三
伺服電機(jī)單元設(shè)在機(jī)床床身上，感應(yīng)器支架設(shè)在縱向進(jìn)給導(dǎo)軌上，感應(yīng)器設(shè)在感應(yīng)器支架
上； 所述的二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置包括第一傳動(dòng)軸、與第一傳動(dòng)軸平行設(shè)置的第二傳 動(dòng)軸和與第一傳動(dòng)軸設(shè)在同一軸線上的主軸，第一傳動(dòng)軸上設(shè)有第一傳動(dòng)齒輪，主軸上設(shè) 主軸齒輪，第二傳動(dòng)軸上設(shè)有與第一傳動(dòng)齒輪相嚙合的第二傳動(dòng)齒輪和與主軸齒輪相嚙合的滑移齒輪，滑移齒輪上設(shè)有撥叉，撥叉與設(shè)在主軸箱外壁上的第一變速手柄相連；第一傳 動(dòng)軸與主軸之間設(shè)有離合器，離合器上分別設(shè)有撥叉，撥叉與設(shè)在主軸箱外壁上的第二變 速手柄相連。 所述的第一伺服電機(jī)單元由軸向移動(dòng)伺服電機(jī)與行星減速器構(gòu)成；所述的第二伺 服電機(jī)單元由垂直升降伺服電機(jī)與行星減速器構(gòu)成；所述的第三伺服電機(jī)單元由感應(yīng)器軸 向移動(dòng)伺服電機(jī)和減速器構(gòu)成。 有益效果本實(shí)用新型集堆焊、熱處理、車削一于體，可在同一臺(tái)設(shè)備上完成圓柱 形輥?zhàn)拥谋砻娑押?、熱處理和車削加工，大大提高了生產(chǎn)效率。設(shè)備的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用 數(shù)控控制，具有自動(dòng)化程度高，加工精度高的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于生產(chǎn)可以減輕了工人的勞動(dòng) 負(fù)擔(dān)，提高了產(chǎn)品合格率及堆焊質(zhì)量的穩(wěn)定性。在一臺(tái)機(jī)床上可以完成三種不同的工藝，既 縮短了加工時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高堆焊質(zhì)量，同時(shí)又可以避免因搬運(yùn)造成的 工件損壞。其結(jié)構(gòu)緊湊，易操作，使用效果好，具有廣泛的實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本實(shí)用新型的主軸箱二級(jí)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述 本實(shí)用新型的多功能數(shù)控設(shè)備，主要由控制柜1、數(shù)控機(jī)床、門架4、多個(gè)伺服電機(jī) 單元、埋弧焊機(jī)及焊接電源18構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床包括機(jī)床床身28，主軸伺服電機(jī)23，與主軸 伺服電機(jī)23相連接的擺線針輪減速器22，擺線針輪減速器22的輸出軸上設(shè)有由小皮帶輪 19和大皮帶輪20構(gòu)成的皮帶輪傳動(dòng)，大皮帶輪20與內(nèi)設(shè)有二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置的主軸 箱21相連，二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置包括第一傳動(dòng)軸39、與第一傳動(dòng)軸39平行設(shè)置的第二傳 動(dòng)軸47和與第一傳動(dòng)軸39設(shè)在同一軸線上的主軸46，第一傳動(dòng)軸39上設(shè)有第一傳動(dòng)齒輪 41，主軸46上設(shè)主軸齒輪55，第二傳動(dòng)軸47上設(shè)有與第一傳動(dòng)齒輪41相嚙合的第二傳動(dòng) 齒輪48和與主軸齒輪55相嚙合的滑移齒輪54，滑移齒輪54上設(shè)有撥叉49，撥叉49與設(shè) 在主軸箱21外壁上的第一變速手柄50相連；第一傳動(dòng)軸39與主軸46之間設(shè)有離合器42， 離合器42 —部分通過(guò)花鍵配合安裝在主軸46上，可沿主軸移動(dòng)，另一部分則通過(guò)花鍵固定 在第一傳動(dòng)軸39上，不能移動(dòng)。與主軸相連的離合器上設(shè)有撥叉43，撥叉43與設(shè)在主軸箱 21外壁上的第二變速手柄53相連。主軸46輸出端上設(shè)有三爪卡盤26，機(jī)床床身28的尾 部設(shè)有可伸縮式頂針尾座17，可伸縮式頂針尾座17通過(guò)滑動(dòng)導(dǎo)軌副的形式安裝。機(jī)床床身 28的前側(cè)設(shè)有刀架軸向移動(dòng)滾珠絲杠27，控制刀架軸向移動(dòng)，滾珠絲杠27的一端連接刀架 軸向移動(dòng)伺服電機(jī)24和減速器25，并設(shè)有刀架導(dǎo)軌31，刀架29通過(guò)第二軸向移動(dòng)小車30 設(shè)在刀架導(dǎo)軌31上，第二軸向移動(dòng)小車與刀架軸向移動(dòng)滾珠絲杠副27相配合。數(shù)控機(jī)床 的刀架導(dǎo)軌31對(duì)面一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器導(dǎo)軌36和設(shè)在感應(yīng)器導(dǎo)軌36上的感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置 由感應(yīng)器移動(dòng)小車32、滾珠絲杠副、縱向進(jìn)給導(dǎo)軌33、感應(yīng)器支架34、感應(yīng)器35、第三伺服 電機(jī)單元構(gòu)成，其中，縱向進(jìn)給導(dǎo)軌33設(shè)在感應(yīng)器移動(dòng)小車32上，滾珠絲杠副、第三伺服電機(jī)單元設(shè)在軸向移動(dòng)小車32上，感應(yīng)器支架34設(shè)在縱向進(jìn)給導(dǎo)軌33上，感應(yīng)器35設(shè)在感應(yīng)器支架34上；第三伺服電機(jī)單元由感應(yīng)器軸向移動(dòng)伺服電機(jī)38和減速器37構(gòu)成。門架4設(shè)在數(shù)控機(jī)床的側(cè)面，門架4的橫梁上設(shè)有軸向移動(dòng)小車15和控制軸向水平移動(dòng)小車15移動(dòng)的第一伺服電機(jī)單元，第一伺服電機(jī)單元由軸向移動(dòng)伺服電機(jī)2與行星減速器3構(gòu)成；軸向水平移動(dòng)小車15上設(shè)有垂直移動(dòng)小車8及控制其垂直移動(dòng)的第二伺服電機(jī)單元，第二伺服電機(jī)單元由垂直升降伺服電機(jī)11與行星減速器10構(gòu)成；埋弧焊機(jī)的機(jī)頭7及焊劑斗14設(shè)在縱向垂直移動(dòng)小車8上，埋弧焊機(jī)的控制面板16及焊絲盤9設(shè)在軸向移動(dòng)小車15上。焊接電源18采用可控硅弧焊整流器，在交流電壓不變的情況下，通過(guò)改變直流輸出電壓的大小即可實(shí)現(xiàn)可控整流。門架4的功能主要是支撐埋弧焊的機(jī)頭7，并供其軸向和上下移動(dòng)。軸向移動(dòng)伺服電機(jī)2和行星減速器3安裝在門架4的左端，沿著門架4前面板平行鋪設(shè)的兩列四方向等載荷型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌5，每列導(dǎo)軌上裝有兩個(gè)滑塊座，第一軸向小車15固定在四個(gè)滑塊座上，在兩列導(dǎo)軌5中間安裝滾珠絲杠副6，滾珠絲杠副6 —端固定一端簡(jiǎn)支安裝，其左端通過(guò)聯(lián)軸器與行星減速器3輸出軸相連，滾珠絲杠副6螺母與第一軸向小車15相連。第一軸向小車15的垂直方向上鋪設(shè)有兩列四方向等載荷型直線導(dǎo)軌13，在導(dǎo)軌中 間安裝驅(qū)動(dòng)機(jī)頭上下移動(dòng)的滾珠絲杠12，每列導(dǎo)軌上安裝兩個(gè)滑塊座，垂直移動(dòng)小車8固定在四個(gè)滑塊座上，埋弧焊機(jī)頭7在上下升降伺服電機(jī)11的驅(qū)動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)。[0015] 減速器輸出軸則通過(guò)平鍵安裝V帶輪20，同樣主軸箱輸入軸也通過(guò)平鍵與另一個(gè)V帶輪19連接。主軸箱除了安裝主軸外，通過(guò)離合器42與滑移齒輪48的相互配合實(shí)現(xiàn)二級(jí)機(jī)械變速，由 一個(gè)離合器，兩個(gè)撥叉機(jī)構(gòu)、兩根傳動(dòng)軸、 一個(gè)主軸以及三個(gè)齒輪組成。[0016] 堆焊時(shí)，所需主軸轉(zhuǎn)速低，這時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)第二變速手柄53，通過(guò)第二撥叉43使離合器42分離，然后轉(zhuǎn)動(dòng)第一變速手柄50，通過(guò)第一撥叉49使滑移齒輪54和主軸齒輪55結(jié)合，這時(shí)第一傳動(dòng)軸39將扭矩傳遞給第二傳動(dòng)軸47，然后再傳遞給主軸46，可以獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。 切削加工和感應(yīng)加熱時(shí)，需要較高的主軸轉(zhuǎn)速，這時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)第一變速手柄50，通過(guò)第一撥叉49使滑移齒輪54和主軸齒輪55分離，然后轉(zhuǎn)動(dòng)第二變速手柄53，通過(guò)第二撥叉43使離合器42結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)第一傳動(dòng)軸39與主軸46直接相連，輸出較高轉(zhuǎn)速。[0018] 工作過(guò)程首先將需要堆焊的圓輥用行車吊至數(shù)控機(jī)床上部，用三爪卡盤26和可伸縮式頂針尾架17將圓輥固定，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)第一變速手柄50和第二變速手柄53，通過(guò)調(diào)整第一撥叉49和第二撥叉43，分別使離合器42分離，滑移齒輪48和主軸齒輪55嚙合，調(diào)整后的主軸46具有較低轉(zhuǎn)速范圍。將門架4上的埋弧焊機(jī)頭7移至圓輥的左端面處，根據(jù)圓輥的尺寸調(diào)整埋弧焊機(jī)頭7的導(dǎo)前距離和傾斜角度。然后開(kāi)啟焊接電源18和電控柜1的電源，并在控制柜1的數(shù)控控制面板上設(shè)置相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在焊機(jī)控制面板16上設(shè)置相關(guān)焊接參數(shù)，啟動(dòng)設(shè)備，門架4上的埋弧焊機(jī)7開(kāi)始進(jìn)行堆焊，同時(shí)主軸46在主軸伺服電機(jī)23的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，埋弧焊機(jī)頭7沿著門架橫梁4軸向移動(dòng)。根據(jù)設(shè)置的堆焊工藝參數(shù)，在始焊位置和終焊位置均是先沿圓周方向堆焊一周(即在不移動(dòng)埋弧焊機(jī)頭的情況下堆焊一周)。當(dāng)堆焊完一層時(shí)，垂直升降伺服電機(jī)11驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠12，埋弧焊機(jī)頭7向上提升，然后埋弧焊機(jī)頭7向反方向繼續(xù)堆焊，如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到設(shè)定的堆焊厚度。[0019] 堆焊完成之后，為了改善焊組織和消除焊接應(yīng)力要對(duì)堆焊層進(jìn)行550 565t:高溫回火熱處理。先將堆焊完的圓輥進(jìn)行旋轉(zhuǎn)緩冷至室溫，然后停止圓輥轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)第二變速手柄53和第一變速手柄50，通過(guò)調(diào)整第一撥叉49和第二撥叉43，分別使滑移齒輪48和主軸齒輪55分離，使離合器42結(jié)合，調(diào)整后的主軸具有較高轉(zhuǎn)速范圍。根據(jù)圓輥尺寸和質(zhì)量大小在圓輥下面增設(shè)一個(gè)或幾個(gè)滾輪支架，感應(yīng)器35選用半環(huán)形的，將感應(yīng)器35移至圓輥?zhàn)蠖?，在控制?的數(shù)控控制面板上設(shè)置相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。啟動(dòng)設(shè)備，主軸46開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)需要轉(zhuǎn)速范圍為7. 9 39. 9r/min，同時(shí)感應(yīng)器35在伺服電機(jī)38的驅(qū)動(dòng)下沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌36移動(dòng)，可調(diào)速范圍為33 548r/min.當(dāng)感應(yīng)器35行至圓輥右端面時(shí)，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下向反方向繼續(xù)移動(dòng)，圓輥轉(zhuǎn)速保持不變，如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至獲得滿意的加熱溫度。[0020] 最后對(duì)圓輥進(jìn)行車削加工，待圓輥冷卻至室溫后，選擇合適的車刀固定在刀架29上，將刀架29移至圓輥右端面，根據(jù)工藝要求在數(shù)控控制面板上設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向以及刀架軸向移動(dòng)速度。啟動(dòng)設(shè)備，使主軸46轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架29在伺服電機(jī)24的驅(qū)動(dòng)下沿著導(dǎo)軌31移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了圓輥的表面切削工作。
權(quán)利要求一種多功能數(shù)控設(shè)備，包括控制柜(1)，數(shù)控機(jī)床，埋弧焊機(jī)及焊接電源(18)，其特征在于所述數(shù)控機(jī)床的刀架導(dǎo)軌(31)對(duì)面一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器導(dǎo)軌(36)和設(shè)在感應(yīng)器導(dǎo)軌(36)上的感應(yīng)裝置；數(shù)控機(jī)床的主軸箱(21)內(nèi)設(shè)有二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置；在數(shù)控機(jī)床的側(cè)面設(shè)有一門架(4)，門架(4)的橫梁上設(shè)有軸向移動(dòng)小車(15)和控制軸向水平移動(dòng)小車(15)移動(dòng)的第一伺服電機(jī)單元，軸向水平移動(dòng)小車(15)上設(shè)有垂直移動(dòng)小車(8)及控制其垂直移動(dòng)的第二伺服電機(jī)單元，埋弧焊機(jī)的機(jī)頭(7)及焊劑斗(14)設(shè)在縱向垂直移動(dòng)小車(8)上，埋弧焊機(jī)的控制面板(16)及焊絲盤(9)設(shè)在軸向移動(dòng)小車(15)上；所述感應(yīng)裝置由感應(yīng)器移動(dòng)小車(32)、滾珠絲杠副、縱向進(jìn)給導(dǎo)軌(33)、感應(yīng)器支架(34)、感應(yīng)器(35)、第三伺服電機(jī)單元構(gòu)成，其中，縱向進(jìn)給導(dǎo)軌(33)設(shè)在感應(yīng)器移動(dòng)小車(32)、滾珠絲杠副和第三伺服電機(jī)單元設(shè)在機(jī)床床身(28)上，感應(yīng)器支架(34)設(shè)在縱向進(jìn)給導(dǎo)軌(33)上，感應(yīng)器(35)設(shè)在感應(yīng)器支架(34)上；所述的二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置包括第一傳動(dòng)軸(39)、與第一傳動(dòng)軸(39)平行設(shè)置的第二傳動(dòng)軸(47)和與第一傳動(dòng)軸(39)設(shè)在同一軸線上的主軸(46)，第一傳動(dòng)軸(39)上設(shè)有第一傳動(dòng)齒輪(41)，主軸(46)上設(shè)主軸齒輪(55)，第二傳動(dòng)軸(47)上設(shè)有與第一傳動(dòng)齒輪(41)相嚙合的第二傳動(dòng)齒輪(48)和與主軸齒輪(55)相嚙合的滑移齒輪(54)，滑移齒輪(54)上設(shè)有撥叉(49)，撥叉(49)與設(shè)在主軸箱(21)外壁上的第一變速手柄(50)相連；第一傳動(dòng)軸(39)與主軸(46)之間設(shè)有離合器(42)，離合器(42)上分別設(shè)有撥叉(43)，撥叉(43)與設(shè)在主軸箱(21)外壁上的第二變速手柄(53)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的第一伺服電機(jī)單元由 軸向移動(dòng)伺服電機(jī)(2)與行星減速器(3)構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)控設(shè)備，其特征是所述的第二伺服電機(jī)單元由垂 直升降伺服電機(jī)(11)與行星減速器(10)構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)控設(shè)備，其特征是所述的第三伺服電機(jī)單元由感 應(yīng)器軸向移動(dòng)伺服電機(jī)(38)和減速器(37)構(gòu)成。
專利摘要一種多功能數(shù)控設(shè)備，包括控制柜、數(shù)控機(jī)床、埋弧焊機(jī)及焊接電源，數(shù)控機(jī)床的刀架導(dǎo)軌對(duì)面一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器導(dǎo)軌和設(shè)在感應(yīng)器導(dǎo)軌上的感應(yīng)裝置；數(shù)控機(jī)床的主軸箱內(nèi)設(shè)有二級(jí)變速齒輪傳動(dòng)裝置；在數(shù)控機(jī)床的側(cè)面設(shè)有一門架，門架的橫梁上設(shè)有軸向移動(dòng)小車和控制軸向水平移動(dòng)小車移動(dòng)的第一伺服電機(jī)單元，軸向水平移動(dòng)小車上設(shè)有垂直移動(dòng)小車及控制其垂直移動(dòng)的第二伺服電機(jī)單元，埋弧焊機(jī)的機(jī)頭及焊劑斗設(shè)在縱向垂直移動(dòng)小車上，埋弧焊機(jī)的控制面板及焊絲盤設(shè)在軸向移動(dòng)小車上；一臺(tái)機(jī)床上能完成三種不同的工藝，既縮短了加工時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高堆焊質(zhì)量，同時(shí)又可以避免因搬運(yùn)造成的工件損壞。其結(jié)構(gòu)緊湊，易操作，使用效果好。
文檔編號(hào)B23P23/04GK201537812SQ20092023636
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者郝鋒, 高頂 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)