齿轮感应淬火装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种齿轮感应淬火装置及工艺，其包括升降电机、固定板、固定杆、温度传感器、温度调节组件、水槽、加热组件、齿轮和升降滑轨，工艺包括设定参数、齿轮装卡定位、旋转电机带动导磁体对齿根均匀加热等步骤；本装置通过参数的调节控制导磁体的旋转，进而精确控制沿齿廓方向的热膨胀量，保证齿轮加工后齿面淬硬层深度及其均匀性；本工艺充分利用了导磁体聚磁、驱流的作用，解决了现有技术中仿形感应线圈只能对指定工件加热的局限性，实现了一种淬火装置可以对多种齿数确定但模数不同的齿轮进行均匀加热。

【技术实现步骤摘要】
齿轮感应淬火装置及工艺
本专利技术涉及齿轮热处理
，尤其涉及一种齿轮感应淬火装置及工艺。
技术介绍
在高端齿轮领域，随着工业的发展，齿轮工况更加复杂，承受的载荷不断增加，这对齿轮的质量和可靠性提出了更高的要求，冷加工后的齿轮往往需要进行热处理来获得良好的综合力学性能，但由于齿轮淬火时，齿轮的齿廓极易导致加热温度不均匀，引发齿轮淬火后硬度不均，齿轮传动过程中易出现断齿、崩齿的情况。现有热处理技术中，通过利用仿形感应线圈对高端齿轮进行感应加热，在一定程度上提高了齿轮齿廓表面温度均匀性，但是由于感应加热的临近效应和边界效应的影响，导致仿形感应线圈加热的齿轮上齿廓边缘温度高、中间温度低的温度分布现象，同时由于传统仿形线圈感应加热齿轮时，齿根处磁力线紊乱且线圈距齿根距离较大，导致齿轮的齿顶温度高，齿根温度低，这些情况都限制了仿形感应加热对齿轮进一步的精准淬火，且常规仿形感应线圈形状固定，加工对象单一，加工时无法根据齿轮的加热情况及时进行动态调整，使得齿廓表面受热不均，热处理后齿廓各部分金属微观结构不同、力学性能不同，导致齿轮工作下降，影响齿轮的正常使用。因此，亟需一种适应确定齿数的通用热处理工艺，以此充分发挥现有仿形加热方式的优势，进而提高齿轮的使用寿命。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种齿轮感应淬火装置及工艺，本专利技术通过U型导磁体集中齿根处磁力线，并通过U型导磁体的旋转将集中的磁力线作用于齿根，提升齿根加热效率的同时，依靠U型导磁体的上下摆动对齿根部位各处进行均匀加热。<br>本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所提出的一种齿轮感应淬火装置，该装置包括升降电机、固定板、固定杆、温度传感器、温度调节组件、水槽、加热组件和升降滑轨，所述升降电机、所述升降滑轨分别设置于固定板中心上方、固定板中心下方，且所述升降滑轨输入端面与所述升降电机输出端面平齐，所述升降滑轨下端设置有所述齿轮，所述升降电机的轴线、所述升降滑轨、所述齿轮的轴线均重合，所述齿轮外侧设置有海星形感应线圈和仿形感应线圈，分别实现齿顶顶与齿根温度的快速提升；所述海星形感应线圈上侧设置有所述仿形感应线圈，所述海星形和仿形感应线圈与电源相连，所述仿形感应线圈底角处设置有多组温度调节组件，且所述仿形感应线圈底角处上方设置温度传感器，所述温度传感器通过所述固定杆与所述固定板下端面相连，所述水槽设置于装置底部；所述温度调节组件包括旋转电机、竖向滑轨、滑块、伸缩杆、第一导磁体固定杆、U型导磁体、第二导磁体固定杆、半圆形导轨和竖向导轨固定杆，旋转电机安装于固定板上，竖向滑轨与旋转电机同轴线相连，其下端面与水槽上端面连接，滑块与竖向滑轨构成滑动副，伸缩杆的两端分别与滑块、第一导磁体固定杆相连，所述第一导磁体固定杆的第一端、第二导磁体固定杆的第一端均与U型导磁体相连，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均为球形，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均与竖向半圆形导轨内侧相切并构成滑动副；所述伸缩杆包括固定套、伸缩弹簧和伸长杆，所述固定套的两端分别与滑块、伸缩弹簧的第一端相连，所述伸缩弹簧的第二端与伸长杆的第一端相连，伸长杆的第二端与所述第一导磁体固定杆的第二端相连，所述固定套、伸缩弹簧、伸长杆同轴线。优选地，所述半圆形导轨上端与竖向导轨固定杆下端相连，所述竖向导轨固定杆上端面与固定板下端面平齐，所述U型导磁体放置于仿形感应线圈底角处，所述半圆形导轨与所述U型导磁体同轴共面。优选地，所述U型导磁体内侧为半圆、外侧为矩形，所述第一导磁体固定杆、第二导磁体固定杆的延长线均穿过所述半圆形导轨的圆心，所述第一导磁体固定杆和所述第二导磁体固定杆垂直。一种基于所述齿轮感应淬火装置的感应淬火工艺，其包括以下步骤：S1，系统设定多组加热参数：第一次加热齿顶所需达到的温度T0，齿轮所需达到的温度区间t0-Δt～t0+Δt；S2，装置安装好后，对海星形感应线圈通电，进行第一次加热，并利用温度传感器对齿廓温度实时进行记录，若齿顶的温度T达到系统预设值T0，即T≥T0，则断开海星形感应线圈的电流；若齿顶的温度T未达到系统预设值，即T＜T0，则继续加热，直到满足T≥T0；S3，对仿形感应线圈通电，同时控制升降电机升高齿轮，使齿轮下端面与仿形感应线圈下端面平齐，进行第二次加热；S4，控制旋转电机使滑块带动伸缩杆上下移动，伸缩杆在上下移动的同时进行伸缩，使第一导磁体固定杆和第二导磁体固定杆球形外端沿着半圆形导轨运动，从而使U型导磁体绕仿形感应线圈齿根转动，通过改变齿根磁力线的分布，加快齿根温度的升高；S5，温度传感器实时测量齿顶t1和齿t2的温度，当齿顶温度大于齿根温度，即t1＞t2时，U型导磁体向开口水平方向转动，利用导磁体聚磁引流的作用，使齿根处的磁场汇集，提升磁场感应加热效率的同时，加快齿根温度升高；当齿顶温度低于齿根温度时，即t1＜t2时，U型导磁体向开口向下方向转动，利用导磁体引流的作用，使磁场向下汇集，减缓齿根温度升高；直至齿顶和齿根的温度均在齿轮设定温度范围内，即齿轮表面温度t1-Δt≤t≤t1+Δt，则断开仿形感应线圈电流，若未满足系统预设条件，则继续加热，直到满足t1-Δt≤t≤t1+Δt；S6，通过升降电机使齿轮降低到水槽中，使齿轮在水槽中淬火，待齿轮淬火完成后，切断升降电机的电源。本专利技术的有益效果为：1)采用滑轨、伸缩杆和半圆形导轨的配合实现导磁体的旋转，充分利用了导磁体聚磁、驱流的作用，实现了对齿轮的均匀加热，解决了现有技术中，仿形线圈只能加热固定规格的齿轮，针对不同规格的齿轮需要制作相对应的齿轮加热淬火装置的缺陷，这种方法实现了一种齿轮加热淬火装置可以对多种齿数确定但模数不同的齿轮进行均匀加热，极大的增大了齿轮加热淬火装置的使用效率，降低了生产成本；2)根据所要加工齿轮的齿数选择同齿数的感应加热装置，只需根据实时监测的齿廓的温度对加热的时间以及旋转电机的转速进行调整，即可精确控制齿廓表面的温度均匀且达标，保证处理后得到的齿轮表面温度均匀，淬火硬度、深度及均匀性较好，符合产品要求，提高了淬火的质量与效率。附图说明图1是本专利技术所提出的一种齿轮感应淬火装置及工艺的一个实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术温度调节组件的结构示意图；图3是本专利技术加热组件的结构示意图；图4是本专利技术齿根温度高于齿顶温度时部分零件的工作状态示意图；图5是本专利技术齿轮淬火的工艺流程图。附图标记：1、升降电机；2、固定板；3、固定杆；4、温度传感器；5、温度调节组件；6、水槽；7、加热组件；8、齿轮；9、升降滑轨；51、旋转电机；52、竖向滑轨；53、滑块；54、伸缩杆；55、第一导磁体固定杆；56、U型导磁体；57、第二导磁体固定杆；58、半圆形导轨；59、竖向导轨固定杆；71、海星形感应线圈；72、仿形感应线圈；73、电源；541、固定套；542、伸缩弹簧；543、伸长杆。具体实施方式下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮感应淬火装置，其包括升降电机、固定板、固定杆、温度传感器、温度调节组件、水槽、加热组件和升降滑轨，其特征在于：/n所述升降电机、所述升降滑轨分别设置于固定板中心上方、固定板中心下方，且所述升降滑轨输入端面与所述升降电机输出端面平齐，所述升降滑轨下端设置有所述齿轮，所述升降电机的轴线、所述升降滑轨、所述齿轮的轴线均重合，所述齿轮外侧设置有海星形感应线圈和仿形感应线圈，分别实现齿顶与齿根温度的快速提升；/n所述海星形感应线圈上侧设置有所述仿形感应线圈，所述海星形和仿形感应线圈与电源相连，所述仿形感应线圈底角处设置有多组温度调节组件，且所述仿形感应线圈底角处上方设置温度传感器，所述温度传感器通过所述固定杆与所述固定板下端面相连，所述水槽设置于装置底部；/n所述温度调节组件包括旋转电机、竖向滑轨、滑块、伸缩杆、第一导磁体固定杆、U型导磁体、第二导磁体固定杆、半圆形导轨和竖向导轨固定杆，旋转电机安装于固定板上，竖向滑轨与旋转电机同轴线相连，其下端面与水槽上端面连接，滑块与竖向滑轨构成滑动副，伸缩杆的两端分别与滑块、第一导磁体固定杆相连，所述第一导磁体固定杆的第一端、第二导磁体固定杆的第一端均与U型导磁体相连，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均为球形，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均与竖向半圆形导轨内侧相切并构成滑动副；/n所述伸缩杆包括固定套、伸缩弹簧和伸长杆，所述固定套的两端分别与滑块、伸缩弹簧的第一端相连，所述伸缩弹簧的第二端与伸长杆的第一端相连，伸长杆的第二端与所述第一导磁体固定杆的第二端相连，所述固定套、伸缩弹簧、伸长杆同轴线。/n...

【技术特征摘要】
1.一种齿轮感应淬火装置，其包括升降电机、固定板、固定杆、温度传感器、温度调节组件、水槽、加热组件和升降滑轨，其特征在于：
所述升降电机、所述升降滑轨分别设置于固定板中心上方、固定板中心下方，且所述升降滑轨输入端面与所述升降电机输出端面平齐，所述升降滑轨下端设置有所述齿轮，所述升降电机的轴线、所述升降滑轨、所述齿轮的轴线均重合，所述齿轮外侧设置有海星形感应线圈和仿形感应线圈，分别实现齿顶与齿根温度的快速提升；
所述海星形感应线圈上侧设置有所述仿形感应线圈，所述海星形和仿形感应线圈与电源相连，所述仿形感应线圈底角处设置有多组温度调节组件，且所述仿形感应线圈底角处上方设置温度传感器，所述温度传感器通过所述固定杆与所述固定板下端面相连，所述水槽设置于装置底部；
所述温度调节组件包括旋转电机、竖向滑轨、滑块、伸缩杆、第一导磁体固定杆、U型导磁体、第二导磁体固定杆、半圆形导轨和竖向导轨固定杆，旋转电机安装于固定板上，竖向滑轨与旋转电机同轴线相连，其下端面与水槽上端面连接，滑块与竖向滑轨构成滑动副，伸缩杆的两端分别与滑块、第一导磁体固定杆相连，所述第一导磁体固定杆的第一端、第二导磁体固定杆的第一端均与U型导磁体相连，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均为球形，所述第一导磁体固定杆的第二端、第二导磁体固定杆的第二端均与竖向半圆形导轨内侧相切并构成滑动副；
所述伸缩杆包括固定套、伸缩弹簧和伸长杆，所述固定套的两端分别与滑块、伸缩弹簧的第一端相连，所述伸缩弹簧的第二端与伸长杆的第一端相连，伸长杆的第二端与所述第一导磁体固定杆的第二端相连，所述固定套、伸缩弹簧、伸长杆同轴线。


2.根据权利要求书1所述的齿轮感应淬火装置，其特征在于：所述半圆形导轨上端与竖向导轨固定杆下端相连，所述竖向导轨固定杆上端面与固定板下端面平齐，所述U型导磁体放置于仿形感应线圈底角处，所述半圆形导轨与所述U型导磁体同轴共面。


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【专利技术属性】
技术研发人员：田畅，沈世辰，韩毅，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13