4.3 通用型感应淬火机床的发展趋势与典型结构

通用型感应淬火机床的发展趋势如下：

（1）多轴与多工位化 为提高生产率，采用多轴与多工位化淬火机床是发展方向之一。

（2）紧凑化 将电源升降机构、淬火泵循环系统等组合成一体，小功率的甚至含感应回火电源，使成套装备在一体，一次完成安装调试，便利生产。这又称为机电一体化。

（3）数控化 机床一般有3个数控轴，即回转轴（C轴）、垂直轴（X轴上下升降）与水平轴（Z轴前后移动），监控齐全，人机界面，操作方便。

4.3.1 MTV-1000型通用淬火机床

MTV-1000型通用淬火机床如图4-5所示。该淬火机床可处理长1000mm，直径≤250mm的工件；垂直最大行程为1200mm，最大移动速度可达到18m／min（300mm／s）；设有油烟吸除装置，顶盖可自动开合，采用PLC＋工业计算计控制。

图4-5 MTV-1000型通用淬火机床外观（ZCHING IVET公司提供）

4.3.2 变压器升降的UM-1000通用型淬火机床

UM-1000型通用型淬火机床如图4-6所示。成套装置由超音频电源、淬火机床与冷却装置所组成。其具有如下特点：

1）超音频电源采用陶瓷振荡管，4组电容器。通过变换电容器可变换4种频率分别为25kHz、29kHz、35kHz与50kHz以适应不同工件，例如：轴类（丝杠、主轴、阶梯轴）、圆盘类（齿轮、棘轮、分度盘）等工件。

2）配有分度工作台附件，可对成批的小工件进行淬火。

图4-6 UM-1000型通用型淬火机床

3）机床变压器感应器组升降，工件只做旋转运动，在工作行程前进中还能做前后仿形移动，适合处理特殊不规则形状的工件，例如：锥形圆柱体、台阶轴等当扫描到直径小的一段，感应器会前进一点，使感应器局部与工件间隙保持基本恒定。

4）具有故障诊断并显示。设备运行过程中，遇到软硬件故障，能自动诊断显示，其不同故障信息量近200条。

5）计算机存储器内可存储32000字，满足编制100个以上的淬火工件程序。

6）机床配有感应器快换夹头，更换一个感应器在10s以内。

7）由于采用变压器感应器移动，整个淬火机床总高度比工件升降式的机床低。

8）机床传动系统采用伺服电动机及滚珠丝杠传动副。X轴——可编程序（无级调速），移动速度范围为6～9000mm／min，最快速度达到150mm／s；C轴——可编程序（无级调速），主轴转速为1～500r／min；Z轴——可编程序（无级调速），感应器前后移动距离为240mm，主轴定位精度为±0.01mm。

9）机床槽框采用不锈钢板制造，耐蚀性好，四周挡板采用铝合金材料。

10）上顶尖座用梯形螺纹丝杠升降，上顶尖为气动顶尖，便于工件夹紧及热胀伸长。

11）超音频电源的电缆传送也是该套设备的一大特点，它用多根细铜线将高频电从电源输送到可升降的淬火变压器。由于淬火变压器升降，配柔性电缆。

图4-7 冷却水及淬火冷却介质系统

12）冷却水系统与淬火冷却介质系统，由集水箱、离心泵、温度计、板式换热器、过滤器、压力表、截止阀等部件组成。图4-7所示为冷却水及淬火冷却介质系统。

①冷却水系统有两个泵，其中一个泵是增压泵（管道泵），可将冷却水压力增加到1MPa，用以感应器的冷却。

②双室过滤器附有压差指示仪，当压差过大，指示仪会显色，则表示内部沉淀物过多，产生阻力，采用换向阀换到另一室过滤，装置可仍保持正常运行而原室可以进行清理沉淀物。

③淬火冷却介质系统出水温度超过规定值时，温控阀会自动打开，工业用水进入换热器，进行淬火冷却介质冷却。淬火冷却介质冷却到规定温度值后温控阀会自动关闭，节省工业用水的消耗。

4.3.3 紧凑结构的立式感应淬火装置

变频电源、淬火升降机构安装在一起的感应淬火装置，具有占地面积小安装方便、生产率高的特点。图4-8所示为一台STATISCANⅣ型的感应淬火装置。它是双工位双主轴的机电一体化的立式感应淬火装置，采用双工位、双主轴主要是考虑高的生产率需要。其特点如下：

图4-8 STATISCANⅣ型的感应淬火装置

1）它可根据用户需要配备不同频率（10kHz、30kHz、200kHz）、不同功率（30kW、50kW、75kW、100kW、150kW）的晶体管固态电源。

2）具有快换感应器夹头。

3）淬火变压器换匝比有一个外部的转换开关，便于调整。

4）上顶尖不需工具即可调整。

5）机床每个主轴能装长762mm、重10kg的工件（扫描长度为610mm）。两个工位是独立工作的，也可以在一个工位进行工件的一种工序，另一工位进行另一工序。机床长1080mm、宽2045mm、高2360mm〔托架升起时〕，重1360kg。作为四主轴机床，其性能是较先进的。

6）配有离心泵、换热器、压力表、温控器和阀组成的冷却水系统及淬火冷却介质系统。

7）PLC触摸屏控制，CRT显示所有参数，并可选装能量监控器或上升时转动等。

8）主轴转速为0～139r／min，扫描速度为2.5～76mm／s或5～152mm／s任选。

4.3.4 GCHB双工位数控通用立式淬火机床

图4-9所示为一台国产双工位数控通用立式淬火机床，它可与高、中频电源配套使用。其技术参数：淬火工件长度为400～1200mm，淬火工件最大直径为400mm，托架最快移动速度为200mm／s。其特点如下：

图4-9 国产GCHB双工位数控通用立式淬火机床

1）双工位双顶尖，左、右位均可装1～2个工件，一人可进行操作。

2）淬火冷却介质循环系统与机床一体，位于机床后部，如图4-10所示。配有淬火泵、换热器、回液箱前后隔离沉淀，抽水口低于水平面以方便抽水，并设有换过滤装置；左右工位淬火冷却介质管路各配一台水泵（TD50-28／2）独立运行，喷液时互不干涉；单独配有一台换热泵（TD50-32／2）及一台8m2板式换热器。淬火冷却介质管路配有流量计及温度传感器可供监控及超限报警。

图4-10 机床后部的淬火冷却介质循环系统

3）机床具有淬火变压器前后伸缩运动功能，因此，这种机床能自动执行葫芦形感应器类的程序，即能对多直径轴进行扫描淬火，其变压器调整架如图4-11所示。变压器调整架为全电动调整，上层为异步电动机配减速机变压器左右调整用，调整完后，在数控面板可控制锁死，调整范围为0～150mm；下层为伺服电动机数控控制，针对葫芦形感应器偏移及特制感应器偏移数控自动控制，偏移范围为0～200mm。

与21世纪初国产通用淬火机床相比GCHB双工位数控通用立式淬火机床在功能结构、生产率方面有了显著的进步。

图4-11 能左右调整并前后自动伸缩的变压器调整架

4.3.5 GCLH系列数控通用立式淬火机床

图4-12所示为GCLH数控通用立式淬火机床。其特点如下：

1）通用立式淬火机床具有滑板式托架、不锈钢导轨、单／双顶尖结构、滚珠丝杠传动。

2）采用CNC控制系统，淬火程序键盘输入，能存储数十种淬火工艺程序。

3）具有实时变速与变功率功能。

4）机床设有失电保护、越位保护等功能，具有较高的安全性。

4.3.6 变压器升降式立式淬火机床

当工件长度大于2m时，一般采用变压器移动结构，以免床身过高。图4-13所示为变压器升降式立式淬火机床。该淬火机床主要应用于轧辊、重型轴件等感应淬火。最大工件夹持长度为4100mm，最大工件回转直径为600mm。右导轨（直线滑动单元）用于淬火变压器感应器组的滑台升降，前导轨用于上顶尖座移动升降。滑台升降采用步进电动机驱动，滚珠丝杠传动，工件旋转采用异步电动机驱动，变频调速控制。

图4-12 GCLH数控通用立式淬火机床

图4-13 变压器升降式立式淬火机床

控制系统采用国产经济型数控系统，可实现淬火工艺自动控制（扫描、一次淬火分段扫描、分段一次淬火等）。

上顶尖升降由异步电动机通过梯形丝杠实现，上顶尖座可以转开，配中心架夹持超过4m的工件，中频电缆及冷却水路装在工程塑料拖链上，随变压器滑台升降。

4.3.7 大型立式淬火机床

Ajax-TOCCO公司设计制造了一台如图4-14所示的大型立式淬火机床。该淬火机床采用60Hz，1500kW电源。工件长度为10m，直径为Φ750mm，淬硬层深为75mm。其淬火槽与游泳池相似。

图4-14 大型立式扫描淬火机床（Ajax-TOCCO