一種用于托輥表面強(qiáng)化的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種托輥處理裝置，尤其涉及帶式輸送機(jī)托輥。
【背景技術(shù)】
[0002]帶式輸送機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于安裝精度不高、落料點(diǎn)不正等原因造成輸送帶跑偏，從而使一側(cè)的托輥承受較大的壓力和摩擦力，在長時(shí)間的交變載荷和高速高溫摩擦下，筒體表面易出現(xiàn)疲勞裂紋和磨損失效，在高帶速和惡劣的運(yùn)行工況下，托輥失效更快，嚴(yán)重影響著整個(gè)輸送機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，在輸送機(jī)凸弧段這種情況更明顯。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于:提出一種用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，提高輥面耐磨、耐熱疲勞性能，提高托輥的使用壽命，以解決輸送機(jī)械運(yùn)行過程中由于跑偏和凸弧段轉(zhuǎn)彎易造成部分托輥筒體表面易發(fā)生磨損失效和疲勞破壞的問題。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]—種用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，包括:激光頭，控制裝置和三自由度數(shù)控工作臺(tái)；
[0006]所述激光頭固定在夾持裝置上，并與激光器連接；
[0007]所述的控制裝置，采用閉環(huán)控制方式與所述激光器和三自由度數(shù)控工作臺(tái)連接，控制激光器的工作和三自由度數(shù)控工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)；
[0008]所述三自由度數(shù)控工作臺(tái)，包括水平工作臺(tái)，以及以托輥中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)，所述水平工作臺(tái)在水平面內(nèi)具有互相垂直的X向平移自由度的X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Y向平移自由度的Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸平行于Y軸，激光頭被夾持裝置安裝在X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，并使激光束與托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸保持垂直。
[0009]作為選擇，X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的平移，以及托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)均由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0010]作為選擇，X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)軌與絲杠安裝在Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，能夠在Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上沿Y向平移。
[0011]上述方案中，激光淬火是應(yīng)用激光將金屬材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，使材料表面硬化，同時(shí)硬化層內(nèi)殘留有壓應(yīng)力，從而大大提高材料的耐磨性和抗疲勞性能，且處理后表面基本無變形無粗糙度變化。激光淬火為自冷卻方式，無需淬火液。本裝置通過激光頭在托輥柱面基體表面上形成若干條空間曲線強(qiáng)化帶，空間曲線強(qiáng)化帶為激光淬火形成的硬度高于未淬火基體的耐磨帶。
[0012]前述本實(shí)用新型主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個(gè)方案，均為本實(shí)用新型可采用并要求保護(hù)的方案:如本實(shí)用新型，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識(shí)可明了有多種組合，均為本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:采用(激光)表面淬火技術(shù)，在托輥筒體表面形成了軟硬結(jié)合的結(jié)構(gòu)分布，淬火區(qū)硬度高，耐磨性好，基體組織硬度較低，具有良好的韌性，對(duì)提高輥面耐磨、耐熱疲勞性能十分有利，從而提高托輥的使用壽命，解決了因托輥失效頻繁更換的問題，且能滿足高帶速和惡劣工況的需要，利于輸送機(jī)械整體生產(chǎn)效率的提高，非全表面硬化節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是經(jīng)本實(shí)用新型裝置強(qiáng)化后的托輥。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的托輥外表面強(qiáng)化裝置，包括控制裝置2、三自由度數(shù)控工作臺(tái)、激光頭6、激光頭夾持機(jī)構(gòu)7，以及未圖不的激光器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0018]圖1中，三自由度數(shù)控工作臺(tái)包括水平面內(nèi)的具有X向平移自由度的X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3、Y向平移自由度的Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)4 (兩者在水平面內(nèi)互相垂直)、以托輥中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)5，三自由度數(shù)控工作臺(tái)在Y向的移動(dòng)通過絲杠8和導(dǎo)軌來完成。待加工托輥筒體I安裝在托輥旋轉(zhuǎn)夾持結(jié)構(gòu)5上，具有繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。激光頭6固定在激光頭夾持機(jī)構(gòu)7上并使激光束與旋轉(zhuǎn)軸A保持垂直，激光頭夾持機(jī)構(gòu)7安裝在X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3上，借此，激光頭具有水面面內(nèi)相互垂直的X向、Y向自由度。激光頭6用于對(duì)托輥筒體表面進(jìn)行加熱強(qiáng)化，由于激光器的結(jié)構(gòu)及使用方法均為公知技術(shù)，在此不再贅述。
[0019]控制裝置2與激光器和三自由度數(shù)控工作臺(tái)連接，以控制、協(xié)調(diào)激光頭6和三自由度數(shù)控工作臺(tái)的動(dòng)作，并根據(jù)預(yù)設(shè)的激光加工工藝參數(shù)和托輥筒體表面的空間曲線強(qiáng)化帶D自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，對(duì)筒體I表面進(jìn)行激光淬火強(qiáng)化。作為選擇，控制裝置2包括計(jì)算機(jī)，輸入輸出設(shè)備，信號(hào)轉(zhuǎn)換、連接、處理部件，與所述激光器和三自由度數(shù)控工作臺(tái)連接，可根據(jù)預(yù)設(shè)輸入的加工工藝參數(shù)自動(dòng)生成數(shù)控程序。
[0020]本實(shí)用新型在運(yùn)行時(shí)，將待加工的托輥筒體I安裝在托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)5上。
[0021]首先，針對(duì)托輥筒體I表面容易發(fā)生破壞的部位，模仿生物體表面軟硬結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成規(guī)律分布的空間曲線強(qiáng)化帶D，再根據(jù)筒體材料設(shè)置激光加工參數(shù)包括離焦量、電流、頻率等，接著啟動(dòng)裝置對(duì)筒體表面進(jìn)行加工。參考圖2，空間曲線強(qiáng)化帶寬度優(yōu)選為2?5mm,深度為0.3?1mm，間隔為0.5?30mm，夾角為10?170度，硬度(HV)比未加工部分高280?320HV。該間隔是指不交叉的相鄰兩條空間曲線強(qiáng)化帶之間的間隔，優(yōu)選同一螺旋紋(優(yōu)選平行螺旋紋)的相鄰兩條空間曲線強(qiáng)化帶之間的間隔，該夾角是指相交叉的兩條空間曲線強(qiáng)化帶之間的夾角角度，以開口朝向托輥母線方向的夾角角度為準(zhǔn)。優(yōu)選空間曲線強(qiáng)化帶在托輥柱面基體表面上交織形成網(wǎng)狀紋理。
[0022]激光頭按預(yù)設(shè)的工藝參數(shù)和加工路線對(duì)托輥筒體表面加熱時(shí)，通過控制裝置控制，對(duì)于批量生產(chǎn)的托輥筒體，X向進(jìn)給量調(diào)整完成后，激光頭只需由Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)Y向的往返運(yùn)動(dòng)，托輥筒體I與托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)5由軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)繞A軸的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在托輥筒體表面加工形成軟硬結(jié)合的空間曲線強(qiáng)化帶D。
[0023]本實(shí)用新型裝置具體實(shí)施例以使用成熟的DTII型標(biāo)準(zhǔn)托輥為例，根據(jù)凸弧段內(nèi)側(cè)托輥筒體表面承受摩擦力與剪應(yīng)力易發(fā)生破壞的部位，激光表面淬火，材料為Q235鋼，采用電流120A、脈寬8ms、頻率5HZ、離焦量6.5、速度0.8mm/s的激光束對(duì)托輥筒體表面進(jìn)行加工，形成的強(qiáng)化帶寬度為3mm，深度為0.8mm，間隔為10mm，夾角為90度，測(cè)試強(qiáng)化區(qū)硬度為480HV，比未加工部分高280?320HV，將其與未加工的托輥安裝在同一水平凸弧段使用，采用激光淬火的托輥耐磨性和耐熱疲勞性明顯提高，比未加工的托輥耐磨性提高了 1倍。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，其特征在于:包括:激光頭，控制裝置和三自由度數(shù)控工作臺(tái)； 所述激光頭固定在夾持裝置上，并與激光器連接； 所述的控制裝置，采用閉環(huán)控制方式與所述激光器和三自由度數(shù)控工作臺(tái)連接，控制激光器的工作和三自由度數(shù)控工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)； 所述三自由度數(shù)控工作臺(tái)，包括水平工作臺(tái)，以及以托輥中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)，所述水平工作臺(tái)在水平面內(nèi)具有互相垂直的X向平移自由度的X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Y向平移自由度的Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸平行于Y軸，激光頭被夾持裝置安裝在X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，并使激光束與托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸保持垂直。2.如權(quán)利要求1所述的用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，其特征在于:x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的平移，以及托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)均由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.如權(quán)利要求1所述的用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，其特征在于:X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)軌與絲杠安裝在Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，能夠在Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上沿Y向平移。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于托輥表面強(qiáng)化的裝置，涉及一種托輥處理裝置，包括：激光頭，控制裝置和三自由度數(shù)控工作臺(tái)；激光頭固定在夾持裝置上，并與激光器連接；控制裝置，采用閉環(huán)控制方式與所述激光器和三自由度數(shù)控工作臺(tái)連接，控制激光器的工作和三自由度數(shù)控工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)；三自由度數(shù)控工作臺(tái)，包括水平工作臺(tái)，以及以托輥中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的托輥旋轉(zhuǎn)夾持機(jī)構(gòu)，水平工作臺(tái)在水平面內(nèi)具有互相垂直的X向平移自由度的X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Y向平移自由度的Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型可以提高輥面耐磨、耐熱疲勞性能，提高托輥的使用壽命，解決輸送機(jī)械運(yùn)行過程中由于跑偏和凸弧段轉(zhuǎn)彎易造成部分托輥筒體表面易發(fā)生磨損失效和疲勞破壞的問題。
【IPC分類】C21D1/62, C21D9/38, C21D1/06
【公開號(hào)】CN205062116
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520817405
【發(fā)明人】鄧猛, 王鄭, 何洋洋, 周鐵, 徐俊
【申請(qǐng)人】四川省自貢運(yùn)輸機(jī)械集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日