张光荣

(宁夏机械研究院，银川 750001)

转臂式淬火设备是专为大型轴承套圈的淬火而设计的专用设备，其与模具配套，除工件入模、锁模过程需人工外，实现了淬火过程的半自动化。

目前国内大型轴承套圈淬火过程大体为：工件装在有简易模具的加热托架上，用吊车一起吊入井式炉加热，达到淬火温度后从井式炉中吊出，将工件和模具(托架)一起吊入油池中，上下起吊淬火；而对于较小尺寸工件，多个叠放在托架上，加热后吊出托架，再将单件分吊到模具上，吊入油池上下起吊淬火，淬火后的变形用顶子加回火校正。这样的淬火过程存在热量损失大，模具损耗和占用空间大，吊车故障率高，淬火质量差异大(入油时间的长短所致)等一系列弊端。

转臂式淬火设备将传统淬火设备与模具结合为一体，实现模具的转位、提升与下降，冷却油液的循环及控制等。该设备的模具具有自体液压胀缩功能，可强制阻止工件淬火变形，与淬火压床的功能一样，实现模具保持淬火。转臂式淬火设备是对传统设备的自动化提升。这里仅对该设备的主机、模具与冷却系统进行介绍。

1 主要结构及原理

转臂式淬火设备的结构如图1所示。其工作原理为：机床处于原位时，转臂连同提起的上模停留在转离工作位置的某一角度(根据工件直径的大小，角度可以设定)，淬火机构托起下模处于上位。加热出炉的工件被吊车吊入机床的工作位置，由人工扶正，放在下模上。启动按钮，定位销拔出，转臂回位，定位销重新插入使转臂的工作位置固定，提升油缸下行落下上模，到某一位置时，通过人工点动按钮，使上、下模对中插入下模并将契铁旋转一个角度，推入契孔，上、下模连接为一体，此时，模具油缸的高压进油口接通，油缸推动撑开模具到设定尺寸，保持工件。同时，冷却池内油液开始循环，淬火机构下行进入油池，同时，插板油缸动作拔出插板，提升油缸随淬火机构浮动，即模具、工件、提升油缸与淬火机构一起浮动下行，模具及其保持的工件下行进入油池，工件由模具保持在调定的冷却状态下淬火。淬火过程结束后，淬火机构换向，托起工件、模具及浮动的提升油缸，到位后插板插入，结束提升油缸的浮动，同时模具液压缸换向，模具松开。此时，人工抽回契铁，并转回初始位置，上、下模分离，按下按钮使提升油缸提起上模，到位后插销油缸换向拔起插销，转臂回转，将上模转离到设定的角度，插销重新插入，转臂被固定在初始位置。淬火后的工件留在下模上，启动吊车，吊走已淬火的工件，一个工作循环完成，原位等待下一个循环的开始。该设备的模具结构如图2所示。该设备可与井式炉、辊棒炉、多用炉及其他合适的加热设备配套使用。

1—内油池；2—托盘；3—模具；4—提升油缸；5—浮动机构；6—转臂；7—配重；8—立柱；9—淬火机构；10—外油池图1 转臂式淬火设备结构图

1—下模；2—工件；3—上模；4—油缸；5—契铁；6—锁杆图2 模具结构

2 主要技术参数及适用范围

该设备的主要技术参数如表1所示。被淬套圈外径为450～915 mm，高度为25～400 mm，质量为50 ～300 kg。改变模具的工作部分形状和结构，可以适应不同类型和尺寸轴承内、外套圈的淬火。

表1 设备的主要技术参数

3 冷却系统

淬火冷却系统由主机油池、管道、循环泵、中心喷油机构等组成。冷却油池内、外分开，外油池与内油池有高度差，油库的冷却油通过管、阀进入内油箱，高出内油箱液面的油液溢流至外油箱，过滤后经管路流回油库，油库与设备油池的油液不停交换以保证冷却油的温度。进油管道装有流量计、压力变送器、阀门等以调节和检测进油管道的流量和压力；回油管道中含有温度变送器，以检测油池中冷却油的温度。

淬火时工件和模具浸入冷却油池中，喷油机构将冷却油从外油池吸入，以调定的压力和流量输回到中心喷油装置，通过分配，分别流经工件外周及模具外周的油道，使工件内、外表面同步冷却。内、外油池中的外循环保证了淬火油液的温度；内循环保证了急冷时的流量和流向要求。内循环泵由变频器控制，减小了频繁启动对泵的损害，而且通过控制泵转速，既保证工件内、外同时冷却淬火的油量，又不使冷却油喷射出油池；淬火完成后，泵低速运转，具有节能效果且为下一循环做好准备。

4 设备特点

(1)立柱转臂结构可将模具提升后转开，便于吊车将加热的工件吊入或已淬工件吊出淬火位置；(2)提升油缸与模具可成浮动状态，使工件入油淬火和出油提升过程中模具不与提升装置分离，方便操作，节省时间；(3)采用托盘支承模具与工件，托盘油缸可拖动托盘连同模具完成入油池或出油池的淬火过程，可有效地利用设备的空间；(4)冷却油池配备有循环供油管路和自循环油泵，油液的温升小，工件的淬透性高；(5)除手动锁模外，各动作可执行程序自动控制，提升了大型轴承套圈淬火的自动化程度，保证了淬火工件的质量。

电气部分采用了触摸屏控制，可方便直观地进行调整和设置。程控柜上设有手动淬火时间设定，具有调整和自动程序控制两种控制模式，设有调整、循环转换开关。在调整位置，设有上升、下降按钮和启动按钮，模具可以在任意位置停留，便于更换模具；在循环位置，只要启动循环按钮，设备会按照设定的程序自动循环工作；需要中途停止运行时，按下急停按钮，一切运行停止。

5 结束语

转臂式淬火设备在满足淬火工艺的同时，减小了工件的淬火变形，降低了材料损耗和返工率，缩短了磨削工时，实现了连续化生产，提高了工作效率，降低了劳动强度。本设备可与各种加热和回火、清洗设备连线使用。根据用户的需要，可以为该淬火设备配备比吊车更为方便、省力的工件转运和传输设备。