一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置

摘要

本发明公开了一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置，该装置由微调组件、装夹定位组件和等离子枪组成：所述微调组件由连接板、支撑板、纵向导柱、锁紧滑块、纵向丝杠、螺纹滑块、横向导柱和横向丝杠组成，支撑板固定在连接板上，纵向导柱和纵向丝杠固定在支撑板上，锁紧滑块与纵向导柱和横向导柱分别配合，螺纹滑块与纵向丝杠和横向丝杠分别配合；所述装夹定位组件主要由连接块、弯板和弯板连接板组成，连接块与两侧弯板连接，弯板固定在弯板连接板上；所述等离子枪安装在弯板的V型槽中；所述装夹定位组件通过连接块与横向丝杠和横向导柱分别连接，即实现装夹定位组件与微调组件间的连接。本发明可实现多把等离子枪的精确定位与位置微调，结构简单，加工可靠且效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置，属于钢轨表面硬化处理技术领域。

背景技术

随着社会经济与科学技术的不断发展与进步，铁路运输行业得到了快速发展。铁路运输作为我国运输行业的重要组成部分，一直承担着重要的运输职能。作为铁路现代化的标志，高速铁路与重载铁路适应了现代化运输要求，但是随着列车速度的提高、轴重的增加、车流密度的增大，钢轨磨损问题日趋严重。为了提高钢轨的使用寿命，提高钢轨的硬度，增加其耐磨性成为有效手段之一。

目前，世界各国普遍采用的钢轨硬化处理技术为钢轨全长热处理技术，这种技术能在一定程度上提高钢轨使用寿命。但是全长热处理技术对钢轨硬度提高效果有限且热处理后钢轨变形大。针对以上问题，利用激光对钢轨表面硬化处理的技术得到了发展。虽然激光具有加热速度快、热影响区小、工件变形小的特点且其处理后的钢轨表面硬度大幅度提高，但是，激光加工设备价格昂贵且加工成本高，因此在一定程度上限制了激光硬化技术的推广。相对于激光硬化技术，等离子体硬化技术同样能大幅度提高钢轨表面的硬度，更重要的是等离子体硬化设备的价格远低于激光加工设备，所以等离子体硬化技术作为一种新兴技术得到了发展。

中国发明专利文献“一种钢轨表面在线式硬化处理装置”（公告号为CN106087620A,公开日为2016年11月9日）提出了一种钢轨表面在线式硬化处理装置，该装置通过电机控制等离子枪沿弧形导轨转动完成钢轨表面硬化处理。但是该装置存在几个不足：第一，该装置的等离子枪安装在连接杆上，只能随连接杆转动，不能实现等离子枪与钢轨轨头表面间的位置误差调整，灵活性差；第二，该装置只能携带一把等离子枪且完成对钢轨横截面不同位置淬火需要电机驱动等离子枪沿导轨转动，因而加工效率低。

综上所述，目前，国内还没有采用等离子体技术在工厂对钢轨进行全长热处理的装置。因此，提出一种高效且适用于在工厂对钢轨进行全长热处理的装置是确保该技术能够在钢轨表面硬化处理技术领域得以应用和推广的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置，该装置能对钢轨轨头表面进行硬化处理，具有可实现对多把等离子枪的精确定位与位置微调，结构简单且刚性好，操作方便，加工效率高等特点。

本发明采用以下技术解决方案。

本发明提供的一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置由微调组件、装夹定位组件和等离子枪组成：

1）所述微调组件由连接板、支撑板、纵向导柱、纵向丝杠、锁紧滑块、螺纹滑块、横向导柱和横向丝杠组成，支撑板固定在连接板上，纵向导柱和纵向丝杠分别固定在支撑板上，锁紧滑块分别与纵向导柱和横向导柱配合，螺纹滑块与纵向丝杠及横向丝杠分别配合；

2）所述装夹定位组件主要由的连接块、弯板和弯板连接板组成，连接块与两侧弯板连接，弯板固定在弯板连接板上；

3）所述等离子枪通过枪上的V型楔块安装在弯板的V型槽中，从而与装夹定位组件构成等离子枪组；

4）所述装夹定位组件通过连接块与横向丝杠和横向导柱分别连接，从而实现枪组与微调组件间的连接。

上述方案中，微调组件可实现等离子枪组的纵向和横向位置微调。

上述方案中，弯板上的V型槽的布局由钢轨表面淬火后所需要的斑点布局确定，且V型槽中心线始终指向钢轨轨头表面法向。

上述方案中，等离子枪轴线方向和弯板V型槽的中心线方向相同且等离子枪与钢轨轨头表面处处等距。

本发明所述的钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置实现表面硬化的原理：1）微调组件微调原理：调试时，先松开锁紧滑块上的锁紧机构，然后分别拧动微调组件上的纵向丝杠和横向丝杠即可实现装置的纵向和横向位置微调，微调完成后拧紧锁紧滑块上的锁紧机构，锁紧纵向导柱和横向导柱；2）等离子枪的装夹定位原理：根据钢轨表面淬火后所需要的斑点数量、斑点布局和V型槽中心线始终指向钢轨轨头表面法向的要求，在弯板上加工出V型槽；多个V型槽交错布置的弯板固定在弯板连接板上构成装夹定位组件；等离子枪通过V型楔块与弯板上的V型槽配合，实现等离子枪的精确定位，最后，再通过螺钉将等离子枪固定在装夹定位组件的两个弯板间，因而等离子枪轴线方向与V型槽的中心线方向相同，且各把枪与钢轨轨头表面处处等距；3）本装置通过多把等离子枪同时喷出的等离子火焰完成对钢轨横截面不同位置的硬化处理，一次淬火完成后，钢轨向前移动一定距离即可进行下一次淬火。

上述方案中，所述发明具有以下优点：1）在弯板上加工V型槽，并将等离子枪通过V型楔块在弯板上精确定位，使得实现同时多把枪对钢轨表面垂直等距加工的方式简单可靠；2）微调组件主要通过拧动锁紧螺母、纵向丝杠和横向丝杠完成等离子枪的位置微调，调试简单易操作且结构刚性好；3）该装置可以实现多把枪同时对钢轨横截面不同位置淬火，加工效率高。

附图说明

附图1是一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置的三维图。

附图2是一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置的左视图。

附图3是一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置的等离子枪装夹定位原理图。

1-连接板，2-支撑板，3-纵向导柱，4-纵向丝杠，5-锁紧滑块， 6-螺纹滑块，7-横向导柱，8-横向丝杠，9-连接块，10-弯板，11-弯板连接板，12-等离子枪，13-V型楔块，14-钢轨。

具体实施方式

结合附图对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示， 本发明提供了一种实施例的结构形式。本实施例中，钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置由微调组件、装夹定位组件和等离子枪组成：

1）所述微调组件由连接板（1）、支撑板（2）、纵向导柱（3）、纵向丝杠（4）、锁紧滑块（5）、螺纹滑块（6）、横向导柱（7）和横向丝杠（8）组成，支撑板（2）固定在连接板（1）上，纵向导柱（3）和纵向丝杠（4）固定在支撑板（2）上，螺纹滑块（6）与纵向丝杠（4）及横向丝杠（8）分别配合；

2）所述装夹定位组件主要由连接块（9）、弯板（10）和弯板连接板（11）组成，连接块（9）与弯板（10）连接，弯板（10）固定在弯板连接板（11）上；

3）所述等离子枪（12）通过枪上的V型楔块（13）安装在弯板（10）的V型槽中，从而与装夹定位组件构成等离子枪组；

4）所述装夹定位组件通过连接块（9）分别和横向导柱（7）及横向丝杠（8）连接，从而实现枪组与微调组件间的连接。

上述方案中，微调组件可实现等离子枪组的纵向和横向位置微调。

上述方案中，弯板上的V型槽由钢轨表面淬火后所需要的斑点布局确定，且V型槽中心线始终指向钢轨轨头表面法向。

上述方案中，等离子枪轴线方向和V型槽的中心线方向相同且等离子枪组与钢轨轨头表面处处等距。

本发明所述的钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置实现表面硬化的原理：1）微调组件微调原理：调试时，先松开锁紧滑块（5）上的锁紧机构，然后分别拧动微调组件上的纵向丝杠（4）和横向丝杠（8）即可实现装置的纵向和横向位置微调，微调完成后拧紧锁紧滑块（5）上的锁紧机构，锁紧纵向导柱（3）和横向导柱（7）；2）等离子枪的装夹定位原理：根据钢轨表面淬火后所需要的斑点数量、斑点布局和V型槽中心线始终指向钢轨轨头表面法向的要求，在弯板上加工出V型槽；多个V型槽交错布置的弯板（10）固定在弯板连接板（11）上构成装夹定位组件；等离子枪（12）通过等离子枪上的V型楔块（13）与弯板（10）上的V型槽配合，实现等离子枪的精确定位，最后，再通过螺钉将等离子枪（12）固定在装夹定位组件的两个弯板（10）间，因而等离子枪轴线方向与V型槽的中心线方向相同，且各把枪与钢轨轨头表面处处等距；3）本装置通过多把等离子枪同时喷出的等离子火焰完成对钢轨横截面不同位置的硬化处理，淬火完成后，钢轨向前移动一定距离即可进行下一次淬火。