Поточная линия механообработки и термообработки деталей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сафз СфветскикСоциалистическихРеспублнк(22) Заявлено 180480 (21) 2914429/25-08с присоединением заявки Йо(51) М. Кл.Р В 23 О 41/00 Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(54) ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ МЕХАНООБРАБОТКИ и теРмООБРАБОтки детАлеиИзобретение относится к области электротермии и машиностроения, в частности к поточным. линиям термообработки деталей, встроенных в технологических линиях изготовления шестерен и передачи их на конвейер сборки. Изготовление и термообработка шестерен особенно среднего и крупного модуля, как известно, являетоя одной из наиболее сложных технологических задач в практике машиностроения. Обработка таких шестерен производится на индивидуальных нестандартных станках, при этом термообработка шестерен осуществляется по принципу общего 15 нагрева, нагрева по контуру всей шестерни или по контуру зуба или впадины отдельно. Во всех случаях изготовление.и термообработка шесте-, рен осуществляются раздельно и в совмещенную поточную линию не встраиваютСяеИзвестна поточная линия механообработки и термообработки и деталей,содержащая систему управления и контроля работы линии с блоками коммутации нагрева деталей и пуска приводных двигателей, связанные транспортерамистанки механообработки, закалочные станки с приводными механизмами,нре образователями тока повышенной часто- ты и устройствами нагрева и охлаждения и проходную многозонную отпускнуюпечь 11Недостатками известной линии является ограниченность ее технологических возможностей и невысокая произво-. дительность.Целью изобретения является обеспечение работы линии индивидуально для термообработки и в едином технологическом потоке мехобработки деталей, повышение производительности линии и снижение удельного расхода энергоресурсов на единицу термообрабатываемых деталей.Поставленная цель достигается тем, что, транспортер закалочных станков по всей длине разделен двумя неподвижными стенками на три части, две крайние из которых со стороны закалочных станков расположены в вертикальной плоскости соосно с транспортером станков механообработки, выполненным с двумя рабочими ветвями, а средняя - по ширине равна ширине транспортера отпускной печи, причем транспортер закалочных станков, сис тема управления и контроля работы линии и приводные механизмы закалоч 861010ных станков снабжены соответственно накопителем деталей, датчиком темпе,ратуры первой эоны выдержки отпускной печи, связанным с приводом ее ,транспортера, и бесконтактными датчиками контроля пространственного положения нагреваемых деталей, последниеиз которых расположены на приводном валу каждого из закалочных станков со смещением друг относительно друга по окружности и соединены пос 1ледовательно и параллельно соответственно с блоком коммутации нагрева деталей и. блоками пуска приводных двигателей эакалочных станков.Кроме того, линия снабжена блоками возбуждения преобразователей тока повышенной частоты, установленными на каждом из закалочных станков, о.эадатчиками режима работы и командоаппаратом избираемости нагрева, причем задатчики режима нагрева соеди иены с блоком возбуждения преобразователей через командоаппарат избираемости нагрева.Дополнительно линия снабжена блоками дозированного расхода хладаген- д тов, а устройство охлаждения выполнено в виде непосредственно встроенных в нагревательные элементы устройства нагрева раздельных каналов подачй жидкости и воздуха соответственно при подстуживании смежных зон нагреваемой детали и ее ускоренном охлаждении под закалку.И кроме того, линия снабжена связанными между собой блоками ступенчатого пуска преобразователем тока повышенной частоты и индивидуальными переключателями на каждый запускаемый преобразователь.На фиг. 1 показана схема поточной линии для механообработки и термооб работки шестерен; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.Поточная линия состоит из зубонарезных станков 1, закалочных станков 2 с блоками индукционного нагрева, проходной многозонной отпускной печи 3, внутриблочных 4, 5 и между- операционных транспортеров 6,. 7, 8, 9, фрезерных 1 С и шлифовальных 11 станков. Полуавтоматические эакалоч-ные станки 2 сгруппированы в два параллельных потока, каждый из которых работает автономно. Станки имеют в своем составе общий источник питания, например, преобразователь 12 переменного тока повышенной (или сред- ней) частоты. Преобразователь переменного тока включен в сеть через силовой трансформатор 13, общий авто- трансформаторный ступенчатый пускатель 14 и группу автономных на каж дый преобразователь бесконтактных силовых переключателей 15, подключаемых к каждому преобразователю че-, рез коммутатор 16 мощности преобразователя. Блок 17 возбуждения, об щий для всех преобразователей 12, и связан с задатчиками 18 режима нагрева через промежуточный командоаппарат 19 избираемости нагрева. Составной частью командоаппарата избираемости нагрева является исполнительный орган бесконтактного датчика 20 контроля пространственного положения нагреваемых деталей. Таким образом, датчик 20 контроля пространственногоположения деталей содержит блок 21 чувствительности, представляющий собой магниточувствительный диск, разделенный на секторы по количеству закалочных деталей, установленных наприводном валу вращения закаливаемыхдеталей, и блок 22 исполнительногооргана в виде обмоток возбужденияпромежуточных реле, входящих в состав командоаппарата избираемости нагрева. Командоаппарат избираемости нагрева собран в группы, конструктивно расположенные непосредственно на закалочных станках 2 и соединенные последовательно, а электрически - с блоком возбуждения преобразователей. Входной круговой транспортер 7 для подачи сырых шестерен от зубонарезных станков навесной, а транспортер 6 для сбора и транспортировки закаленных деталей широкорядный ленточный и имеет по всей своей длине со стороны загрузки эакалочных станков 2 неподвижные оградительные лотки 23 и транспортерную ленту 24 с приводными роликами 25. Ленточный транспортер 5 отпускной печи 3 по ширине равен транспортной ленте 24 закаленных деталей, а входное и выходное окна печи расширены до линии буртика 26 оградительных лотов 23, соответственно этому расширены печные заслонки. Участок 27 транспортера отпускной печи между выходным приводным роликом28 транспортера закаленных деталей и выходным окном отпускной печи служит столом-накопителем для укладки закаленных деталей в один или несколькорядов. Отпускная печь 3 имеет несколько тепловых температурных эон (три и более) . В первой температурной зоне установлен датчик 29 температуры, например термопарный, связанный с исполнительным органом 30 привода 31 ленточного транспортера 5 независимо от работы привода 32 транспортера закаленных деталей. Работа привода32 управляется с пульта 33 управления,расположенного непосредственно на транспортере 6 закаленных деталей и включаемого в зависимости от степени его загрузки. На выходе иэ отпускной печи 3 установлен транспортер 7 термоэакаленных деталей, который служит одновременно накопителем и термофиксатором для дозированной выдержки термообработанных деталей на воздухепосле их нагрева в печи до отпускнойтемпературы. Транспортер 9 служитдля передачи выдержанных термообра" ляются шестерни, попадание воды или ботанных деталей непосредственно на эмульсии непосредственно на нагретую последующую мехобработку, например поверхность нежелательно иэ-эа обрашлифовку, и далее на сборку. Блоки зования микротрещин. Затекание за 34 дозированного расхода охладитель- калочной жидкости в нагреваемую впаных реагентов расположены между по дину исключается подачей туда воэдулуавтоматическими закалочными стан- ха и расход под избыточным давлениемками и содержат расходомеры, регу мм вод. ст. Регулирование и расляторы расхода, измерительные и за- . ход охлаждающей жидкости и воздуха щитные приборы по системам воды и выполняется через блок 34 дозировансжатого воздуха. Охлаждающее устрой р ного расхода охладительных реагентов. ство выполнено совмещенным с нагре- Кроме того, блок 34 учитывает в эавательным элементом, например индук- висимости от сезона температуру воды тором, и расположено на станине за- и воздуха, соответственно которой мокалочного станка. жет изменяться глубина и твердостьВ зависимости от интенсивности закаленного слоя. Охлаждающее устройтермообработки деталей и количества15ство подает воду и воздух непрерывно, включенных преобразователей тока а при посадке шестерни на нагреваони могут быть подключены или к тель между его рабочей частью и оснотрансформатору 13 или непосредственно ванием впадины шестерни образуется к силовой линии 35 питания механооб- воздушная подушка. С прекращением рабатывающих станков с помощью пере нагрева воздушная подушка обеспечиключателя 36. вает охлаждение и закалку сопрягаеНа поточной линии имеется система мых зубьев шестерни. В соседние впасжатого воздуха, система водоохлажде- дины боковыми каналами охлаждающего ния элементов линии и нагреваемых де- устройства подается вода для общего талей, а также электрическая система, 25 подстуживания шестерни в периоц нагобеспечивающая автоматическую работу рева и паузы во избежание самоотпус-, приводов, силовых и коммутационных ка закаленных ранее зубьев. Дополцепей. нительные торцовые спрейера создаютПоточная линия термообработки шее- внешний рисунок закаленного слоя. терен работает следующим образом. -ЗО Конструкция и схема закалочногоОбработанные на Фрезерных станках станка предусматривает автономный шестерни подаются навесным транспор- и поточно-групповой режим работы. В тером 7 на промежуточный транспортер обоих случаях перед началом работы 6 в лотки 23 с каждой стороны поточ- оправка транспортера 4 для подъема но-групповой линии термообработки. . и деления (цикличного вращения) шесТранспортер 7 выполнен замкнутым пря- терни находится в верхнем положении, моугольником по периметру закалочных а ее подвижный контрольный блок 21 станков 2, поэтому шестерни распре- чувствительности введен в датчик 20 делены по лоткам 23 равномерно к контроля пространственного положения каждому станку или по режиму их заг- нагреваемой детали. руэки. Контроль осуществляется визу С подачей питания на цепи автомаально оператором. С лотка 23 транс- тики от бесконтактного датчика 20 портера 6 шестерня с помощью манипу- срабатывает реле подготовки пуска лятора или вручную устанавливается станка в командоаппарате 19 иэбирав любой последовательности на транс- емости нагрева, и с нажатием кнопки портер 4 полуавтоматического эакалоч пуска включается приводной механизм ного станка 2. Транспортер 4 пред- транспортера 4 за счет перемещения ставляет собой кулисно-рычажныймеха- консоли эксцентриковым диском. Коннизм подъема и опускания шестерни с соль представляет собой два рычага, вращением ее циклично вдоль делитель- укрепленных на валу с кулачками, вал ной окружности. Закаливаемая шестер взаимодействует через червячный реня автоматически вводится в зону воз- дуктор с электродвигателем. На одном действия нагревателя (индуктора) бло- из рычагов установлена делительная ка индукционного нагрева эакалочного шестерня, на валу которой крепится станка 2, нагревается и охлаждается храповое колесо. Под делительной водой и воздухом. Между циклом нагре- шестерней расположена оправка для ва и охлаждения. имеется пауза выдерж- насадки эакаливаемой шестерни. ки, Цикличность закалки впадины, с: На конце второго рычага имеется нагрев 1,5, пауза 1, охлаждение 3,5- палец. Он входит в зацепление с хра. Цикл закалки с подъемом, вращением повым колесом первого рычага и прои опусканием шестерни в зону нагрева ворачивает храповое колесо вместе осуществляется автоматически для каж- бО с делительной шестерней на угол, равдой впадины с автоматическим отключе- ный шагу зуба закаливаемой шестерни. нием станка после закалки последней Непрерывное вращение вала с кулачвпадины. ками обеспечивает поочередное вывеДля определенных марок сталей, дение шестерни иэ нагревателя, повонапример ст 45 ХН, из которых изготов рачивание на один зуб и опускание еев нагреватель для закалки очередной впадины. Время нагрева и охлаждения автоматически поддрживается на период соприкосновения роликов на рычагах консоли и кулачков на приводном валу. Пауза для постуживания шестер ни между нагревом и охлаждением контролируется бесконтактным датчиком 20. За счет смещения блоков 21 чувствительности бесконтактных датчиков 20 на приводных валах транспортера 4 в каждом из закалочных станков закаливаемые шестерни могут в произвольном во времени положении перемещаться вверх-вниз или одновременно вращаться в рычагах зацепления. Нагрев ше:,терни происходит только на од. ном станке в момент, когда на других станках шестерни находятся в состояоник движения, подстужквания или охлаждения. Такой режим обеспечивается за счет подачи на блок 17 возбужде ния преобразователя 12 команды через промежуточный командоаппарат 19 избираемости нагрева с задатчика 18 режима нагрева, который включается бесконтактным датчиком 20. Он Фикси- д 5 рует в это время положение шестерни в нагревателе и останавливает приводной электродвигатель транспортера 4. Когда происходит нагрев на одном станке, отключаются задатчики 18 режима. нагрева на других станках, к таким образом исключаетсяподача од.нонременно дв 9 х сигналов с двух станков на включение возбуждения преобразснателей 12. За счет того что датР "ик: на станках смещены относительно друг друга по окружности на определеный угол, режим рабоы каждого станк . становится независимым несмотря на то, что скорость вращения приводных электродвигателей может быть 4 О различной в силу их конструктивных особенностей и возможно совпадение положения шестерни н момент нагрена при замедленном илк ускоренном режиме работы транспортеров 4. При включенном нагреве на одном станке шестерни, оказавшиеся, в таком же положении на других станках, находятся .в состоянии ожидания без ущерба для всего цикла закалки в силу согласованного взаимодействия вышеуказанных датчиков. После окончания закалки всех зубьев шестерня с транспортера 4 перегружается на ленту 24 транспортеров закаленных деталей. Закаленные детали н произвольном положении перемещаются к накопителю транспортера 5 отпускной печи 3. Из накопителя закаленные шестерни поступают ленточным транспортером 5 в первую зону нагрева под отпуск. В зависимости от цО интенскнности поступления закаленных деталей в отпускную печь время их нагрева до температуры отпуска различно, поэтому ленточный транспоРтер 5 включается на перемещение шестерен в зо- д 5 ну выдержки ко команде от датчика 20 температуры. Длина зон температурной выдержки шестерен н отпускной печи такова, что при постоянной скорости вращения привода 31 время выдержки сохраняется постоянным независимо от того, какая длительность нагрева шестерен н первой зоне. Длительность нагрева шестерен до температуры отпуска н первой зоне зависит от количества загруженных н печь шестерен и регулируемой мощности нагревателей и не связана с работой транспортеРа б закаленных деталей и транспортером 8 дозиронанного охлаждения после отпуска. Вместо принудительного охлаждения термоотпущенных шестерен в камере охлаждения последние охлаждаются после выхода из отпускной печи естественным охлаждением на воздухе. Для этого время их нахождения на транспортере 8 Регламентировано технологией. Раньше определенного срока шестерни не попадут на транспортер 9 для последующей их мехообработки на станках 10, 11.Таким образом, транспортер 7 является одновременно открытой охлади- тельной камерой, время охлаждения в которой определяется скоростью перемещения транспортера.Поточная линия термообрьботки шестерен может работать н едином потоке изготовления шестерен от заготовки до сборки узлов с общим ритмом и равной производительностью или автономно со своим ри мом и заданной производительностью, В зависимости от этого количество работающих преобразователей 12 и последовательность их подключения видоизменяется за счет переключения блоков 15, 1 б, 17, 18, 19, 34 к транформатора 13.Применение предлагаемой линии значительно расширяет технологические возможнссти при обработке шестерен к позволяет нйсти его с высокой производительностью.Формула изобретения1.Поточная линия механообработки и термообработки деталей, например, шестерен среднего и крупного модуля, содержащая систему управления и контроля работы линии с блоками коммутации нагрева деталей и пуска приводных двигателей, связанные транспортерами станки механообработки, закалочные станки с приводными механизмами, преобразователями тока повышенной частоты и устройствами нагрева и охлаждения и проходную многоэонную отпускную печь, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения работы линии индивидуально для термообработки и в едином технологическом потоке механообработки деталей, повышения производительности и снижения удельного расхода энергоресурсов на термообработку, транспортер закалочных станков по всей длине разделен двумя неподвижными стенками. на три части, две крайние части со стороны закалочных станков расположены в вертикальной плоскости соосно с транспортером станков механообработки, выполненным с двумя рабочими Ветвямй, а средняя часть по ширине равна ширине транспортера отпускной 1 О печи, причем транспортер закалочных станков, система управления и контроля работы линии и приводные механизмы эакалочных станков снабжены соответственно накопителем деталей, дат чиком температуры первой зоны выдержки отпускной печи, связанным с приводом ее транспортера, и бескон=- тактными датчиками контроля пространственного положения нагреваемых деталей, последние иэ которых расположены на приводном валу каждого из закалочных станков со смещением друг относительно друга по окружности и соединены последовательно и параллельно соответственно с блоком коммутации . нагрева деталей и блоками пуска приводных двигателей закалочных станков.2. Линия по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что она снабжена,.блоками возбуждения преобразователей то" ка повышенной частоты, установленными на каждом из эакалочных станков, задатчиками режима работы и командоаппаратом избираемости нагрева,причем задатчики режима нагрева соединены с блоком возбуждения преобразователей через командоаппарат избираемости нагрева.3. Линия по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена блоками дозированного расхода хладагентов, а устройство охлаждения выполнено в виде непосредственно встроенных в нагревательные элементы ,устройства нагрева раздельных каналов подачи жидкости и воздуха соответственно при подстуживании смежных зон нагреваемой детали и ее ускоренном охлаждении под закалку. 4. Линия по пп. 1 - 3, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена связанными между собой блоками,ступенчатого пуска преобразователейтока повышенной частотй и ийдивидуальными переключателями на каждый запускаемый преобразователь.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ -.ф, кл, В 23 0 41/00, 1971, 8 б 1010861010,4-Л Составитель Э.Комаровлис Техред М.Надь КорректорГ.Огар дактор И.Ма ений и открытийаушская наб., д. 4/5 акаэ 8753/30 773 Подписн ВНИИ енного комитета СССР Тираж ПИ Государств о делам изобр Москва, Ж, 303 илиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул. Проектн