CN103667661B - 一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法，涉及感应热处理技术领域，其具体步骤为：安装圆环形感应器及喷淬火液装置；确定变压比及电容量；根据零件具体技术要求，编制运行程序；装夹零件；确定零位和零件旋转速度；配合运行程序调整并确定电参数；启动自动运行按钮，采用二步法，开始对零件进行感应热处理，即第一步是预热，整根零件从端头至尾端上下位移期间，仅在圆环形感应器内持续加热，第二步则是当零件与首遍相同方式被加热的同时，对零件进行喷液冷却，实现零件淬火等；本发明解决了同时拥有齿条、键槽、台阶、花键四种结构类型的驱动轮轴感应热处理的要求，且操作方法简单可靠，易于实施，质量稳定，效率高，具有很好的应用价值。
Description
【技术领域】
本发明属于感应热处理技术领域，尤其涉及一种轴类零件的感应热处理方法，具体涉及一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法。
【背景技术】
低速大扭矩驱动轮轴（材料42CrMo钢）是大马力（160马力以上）轮式拖拉机上的关键、安全性零件，为满足拖拉机在不同工况下耕作及运输的需求，驱动轮轴的结构设计相对复杂，且结构形式不可随意更改，否则会使部分功能丧失，降低拖拉机的使用性，严重者甚至影响到整机的安全性。图1为大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴零件结构示意图，由图1、图2知，驱动轮轴1上同时拥有齿条1a，键槽1b，第一个台阶1c1、第二个台阶1c2、第三个台阶1c3、第四个台阶1c4及花键1d等几种结构类型，零件尺寸较大，且齿条1a和键槽1b在同一轴段，该驱动轮轴在低速大扭矩工作过程中承受的载荷主要是弯曲／扭转交变载荷，使得它的表层承受着比心部更高的应力，同时，因使用条件恶劣，极易产生裂纹，导致早期断裂。为提高该类驱动轮轴的使用寿命，目前设计要求该零件热处理为调质+中频感应淬火，感应淬火层要求较深且连续，并对零件的齿条底部、键槽底部、台阶处、花键底部的感应淬火层深提出了明确的要求，必须有相当的淬硬层深，以期取得良好的机械性能。如驱动轮轴1，其各区域的淬硬层深分别为：齿条1a底部≥2mm；键槽1b底部≥2mm；各轴径及台阶处7mm～12mm；花键1d底部3.25mm～8.25mm；特别要求淬硬层连续，淬火硬度为52 HRC～57 HRC。
目前，与低速大扭矩驱动轮轴相关的轴类零件的感应热处理方法分析如下：
1、带齿条轴类零件的感应热处理方法
（1）为解决带齿条轴类零件的表面强化技术要求，接触式感应热处理先进技术得到了开发和应用。国内已成功研制轿车转向齿条的接触式感应热处理技术并研制出国产液压式齿条半自动淬火机床，在此基础上开展了某型号轿车转向齿条（直径为Φ22mm）的淬火技术研究，并研制出了实现齿条齿背包角180°±20°的圆弧面表面硬化的接触式淬火的感应器和自动化及安全程度更高的淬火机床。目前生产上采用该方法对齿条类零件进行局部淬火处理，其淬硬层在2mm以下，淬火质量好，生产效率可以达到每小时生产100件～150 件，实现了该轿车转向齿条的国产化生产。接触式感应热处理方法在带齿条轴类零件上取得了成功，但不足之处在于：此感应热处理方法无法实现同时拥有齿条、键槽、多台阶及花键四种结构类型的驱动轮轴感应热处理的要求，也不能实现很深的淬硬层。
（2）国内一家转向机专业厂（上海采埃孚转向机有限公司）生产某轿车（passat）液压动力式转向机中的齿条表面强化技术方案是齿条部分导电淬火，齿条杆部在进口感应淬火机（EFD公司感应淬火机BVH1000Z）上分段淬火，齿条整体回火。分段淬火方法可实现零件不同区域的表面强化，满足齿条各部位表面强化的技术要求，提高零件的实用性。但不足之处在于：分段式感应热处理方法使零件各区域中间存在淬火过渡区，该区感应淬火层是薄弱环节，即感应淬火层不连续，不能用于低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理。
2、台阶轴类零件的感应热处理方法
为提高拥有台阶轴类零件的综合性能，台阶轴零件的感应热处理必须确保淬硬层的连续。其感应热处理方法据公开资料报道基本可分两类：
（1）矩形回线感应器整体一次加热法。一般采用专用卧式淬火机床和矩形回线感应器，矩形感应器可以保证花键和凸台与杆部硬化层均匀连续。整体加热工艺性较好，零件变形小，便于实现自动化，生产率较高。但不足之处在于：这种感应热处理方法需要相当大的电源功率，据报道长1298mm,光杆部分直径Φ29mm的汽车用扭杆所需的电源功率500kW，那么长925mm，直径Φ95mm的大马力拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴所需的电源功率将更大，因此这种方法因条件限制难于在大马力拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴感应热处理中采用。
（2）大变径轴类零件感应热处理方法。专利号为ZL 2009 1 0065705.1的《一种大变径轴类零件感应热处理及淬火工艺方法》用圆环形连续加热淬火方式成功的解决了大变径台阶轴类零件的感应热处理要求，在100马力以下拖拉机的驱动轮轴、动力输出轴等零件得到良好运用，并取得良好经济效益。但不足之处在于：此感应热处理方法仅适用于大变径台阶轴的感应热处理，无法实现同时拥有齿条、键槽、多台阶及花键四种结构类型的低速大扭矩驱动轮轴感应热处理的要求，而且由于感应热处理的集肤效应原理，直接运用此法，会造成零件诸如齿条根部达不到淬火温度，而其尖部已过热的现象，不能实现预期目的。
3、半轴的感应热处理方法
半轴的感应热处理，其主要目的是提高扭转强度，感应热处理后其扭转疲劳强度比调质态提高十几倍，目前国内外汽车半轴都采用感应热处理方法来改善其使用性能。半轴感应热处理技术分圆环形感应器连续热处理和矩形感应器一次热处理两种，技术都比较成熟。为了提高汽车半轴表面的扭转强度，技术要求其硬化层必须从法兰盘的圆弧面开始，直到花键的顶端；圆环形感应器连续热处理方法，其感应器通过特殊设计，采用装了导磁体；加装矽钢片导磁体，利用导磁体的槽口效应，将有效圈上的中频电流推向两个内凹面，提高其加热效率，降低凸台面的过热程度，以保证各截面加热均匀。该技术方案主要解决了法兰盘圆弧面的强度，提高了半轴的性能，但不足之处在于：此感应热处理方法若用于加热齿条，将无法实现齿面温度均匀，从而产生质量事故。
较大的半轴厂为提高生产率，往往选择矩形感应器一次热处理方法，该方法需要选用大功率变频电源，如东风车桥公司在半轴热处理中就选用了500kW 的电源。在热处理过程中，由于加热时间短，电网的波动对热处理质量影响明显，为此研究人员设计了能量控制器。能量控制器工作原理主要是监控电源输出功率的变化，积分后计算出能量，通过控制中频电压或加热时间保证功率或加热能量的稳定，从而控制热处理质量。但不足之处在于：矩形感应器一次热处理方法，需较大的电源且配套设施复杂，成本高，不适宜于大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理。
从技术角度分析，齿条、键槽、台阶及花键部位的表面强化是感应热处理难点，然而大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴零件基本上都同时拥有齿条、键槽、台阶及花键四种结构类型，且尺寸较大（长度大于等于800mm，轴径大于等于60mm）零件的感应热处理难度更大。这些结构的存在导致零件在感应加热时由于集肤效应、尖角效应的原因致使部分区域温度不均匀，局部温度难以达到淬火温度，导致淬火层不连续，且零件表面波动大，淬火时淬裂倾向加大，同时这类零件要求的淬硬层较深，技术含量高、感应淬火难度大，其淬火质量难以保证，属感应加热疑难问题。前例160马力轮式拖拉机驱动轮轴在整机进行前期试验时，曾发生断裂事故，经分析：感应淬火层不连续，是造成断裂的主要原因之一。而感应淬火层不连续则是因为按照目前的感应热处理方法，不能全部实现该驱动轮轴难加热区域淬火层的形成。感应淬火后的残余应力分布一般规律为：淬硬区为压应力，而过渡区将由残余压应力转而为拉应力。在轴的危险断面或有应力集中的地方，如果硬化层在此处终止，则过渡区的张应力与应力集中叠加，容易造成零件的早期疲劳损坏，从而发生断裂。大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴断裂，严重制约着国产大轮拖的发展。
由上可知，目前所有的方法，都不能有效地、经济的解决同时拥有齿条、键槽、台阶及花键四种结构类型的大尺寸驱动轮轴感应热处理的要求，随着机械制造行业的发展，这类零件越来越多。开发研制大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴感应热处理方法，对迅速发展国内大马力轮式拖拉机，提高大马力轮式拖拉机的制造水平及保证大马力轮式拖拉机的可靠性至关重要，已成为亟待解决的难题。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法。本发明解决了同时拥有“齿条、键槽、台阶、花键”四种结构类型的“大尺寸”驱动轮轴感应热处理的要求，且操作方法简单可靠，易于实施，质量稳定，效率高，具有很好的应用价值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法，其具体步骤如下：
1）安装圆环形感应器及喷淬火液装置：在数控淬火机床的淬火变压器汇流板前端安装好与所述驱动轮轴相对应的圆环形感应器及喷淬火液装置，保证调整好的圆环形感应器及喷淬火液装置中心O与机床工位的数控淬火机床上顶尖、数控淬火机床下顶尖保持一致，圆环形感应器上端面与数控淬火机床上、下顶尖轴线Z垂直，且紧固牢靠；
2）确定淬火变压器变压比及电容量：在数控淬火机床的淬火变压器上调整并设定与所述驱动轮轴相适应的变压比，选定电容量C；
3）打开淬火变压器、圆环形感应器及中频电源设备冷却水开关：确保冷却水压在0.1 MPa～0.4MPa，水路畅通；
4）接通数控淬火机床及中频电源设备用电开关：通过“内、外操”工作状态指示灯的显示，确保中频电源处于“内操”工作状态；
5）在数控淬火机床的NC面板上编制并输入感应淬火运行程序；
6）零件装夹：把所述驱动轮轴采用竖直方式安装到数控淬火机床的工位上，花键结构朝上，同时在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择手动模式控制键，操作机床移动零件，保证数控淬火机床上顶尖、数控淬火机床下顶尖顶住驱动轮轴的上中心孔O1、下中心孔O2，同时适当微调圆环形感应器，使圆环形感应器与驱动轮轴的间隙均匀；
7）确定零位：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择手动模式控制键，上下移动驱动轮轴，使花键上端面与圆环形感应器上端面处于一个平面上，以此处为基准，驱动轮轴沿向下移动方向V向下移动h1为200mm，此时花键上端面所在水平面的位置即定为零位X0；
8）确定零件旋转速度：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择手动模式控制键，并按下旋转按钮，使所述驱动轮轴旋转，在数控淬火机床电控柜内部变频器上调整并设定合适的零件旋转速度n；
9）验证感应淬火运行程序与零件的匹配性：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择自动模式控制键，使所述驱动轮轴1在自动控制模式下按程序运行一次，此时圆环形感应器及喷淬火液装置不动作，通过检查零件运行全过程动作与程序指令要求的一致性，调整感应淬火运行程序至最佳状态；
10）确定电参数：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择手动模式控制键，上下移动驱动轮轴，使花键中部处于圆环形感应器加热范围，然后在中频电源控制区，选择手动加热模式，在中频电源控制柜的操作面板上调整并设定功率参数P，并检查中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ是否在工艺要求范围内；
10-1）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ在工艺要求范围内，则手动移动驱动轮轴1回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ不在工艺要求范围内，则应按步骤10-2-1），10-2-2）和10-2-3）进行调整，直至符合要求，再手动移动驱动轮轴回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2-1）检查圆环形感应器是否与驱动轮轴相对应，或安装位置是否合适，如不符合要求，则更换成与驱动轮轴1相对应的圆环形感应器，或按步骤1）调整圆环形感应器的安装位置，直至符合要求；
10-2-2）按步骤2）检查并调整淬火变压器变压比及电容量与驱动轮轴相适应，直至符合要求；
10-2-3）检查中频电源设备是否处于正常工作状态，修整，保证其可用于正常工作；
11）启动喷淬火液装置：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，开启喷淬火液按钮，确保喷液管路通畅，完好；
12）选择自动控制模式：在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，选择自动模式控制键，同时确保中频电源处于“外操”工作状态；
13）在数控淬火机床电控柜上部的NC面板上，按下自动运行按钮，驱动轮轴进入自动运行状态，开始对零件进行感应热处理，按照步骤5）和步骤9）确定及调整的感应淬火运行程序，自动完成如下操作：
13-1）数控淬火机床下顶尖按照步骤8确定的零件旋转速度n旋转带动驱动轮轴旋转，同时花键上端面自零位X0沿零件向上移动方向U以速度u1向上快速移动，至退刀槽上端面上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端平齐，圆环形感应器开始对驱动轮轴加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s1；
13-2）驱动轮轴保持旋转且转速n不变，自步骤13-1）位置X1开始，按运行程序指令的不同速度v（n）沿向下移动方向V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器对驱动轮轴这些部位集中加热，零件从退刀槽上端面上部3mm处到花键上端面下部3mm处移动期间，圆环形感应器对驱动轮轴的加热不中断；
13-2-1）驱动轮轴以速度v1下移，至齿条尾部与圆环形感应器上端面下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s2；
13-2-2）驱动轮轴以速度v2下移，至键槽尾部与圆环形感应器上端面下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s3；
13-2-3）驱动轮轴以速度v3下移，至键槽段轴径尺寸到第一个台阶段轴径尺寸过渡的第一个台阶根部与圆环形感应器下端上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s4；
13-2-4）驱动轮轴依次以速度v4（v5、v6）下移，至第二个台阶根部（第三个台阶根部、第四个台阶根部）与圆环形感应器上端面下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s5（s6、s7）；
13-2-5）驱动轮轴以速度v7下移，至花键尾部与圆环形感应器上端面下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s8；
13-2-6）驱动轮轴以速度v8下移，至花键上端面下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面平齐，停滞时间s9；
13-3）驱动轮轴保持旋转且转速n不变，加热停止，零件自步骤13-2-6）位置X4处沿U方向以速度u2向上快速移动，至退刀槽上端面上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端平齐，圆环形感应器开始对驱动轮轴再次加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s10；
13-4）驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，圆环形感应器对驱动轮轴连续加热，自步骤13-3）位置X1开始，驱动轮轴沿V方向以较快速度v9向下移动一段相当于圆环形感应器宽度h的距离，然后以稍次速度v10继续向下移动相同距离h至X5处，此时，喷淬火液装置启动，开始对驱动轮轴进行喷液冷却；
13-5) 驱动轮轴保持旋转且转速n不变，圆环形感应器对驱动轮轴连续加热，喷淬火液装置对驱动轮轴的喷液冷却亦不中断，自步骤13-4）位置X5开始，驱动轮轴按运行程序指令的不同速度v（n）沿V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器对驱动轮轴这些部位重点加热；
13-5-1）驱动轮轴以速度v1'下移，至齿条尾部与圆环形感应器下端上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s2'；
13-5-2）驱动轮轴以速度v2'下移，至键槽尾部与圆环形感应器下端上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s3'；
13-5-3）驱动轮轴以速度v3'下移，至第一个台阶根部与圆环形感应器上端面下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s4'；
13-5-4）驱动轮轴依次以速度v4'（v5'、v6'）下移，至第二个台阶根部（第三个台阶根部、第四个台阶根部）与圆环形感应器下端上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s5'（s6'、s7'）；
13-5-5）驱动轮轴以速度v7'下移，至花键尾部与圆环形感应器下端上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s8'；
13-5-6）驱动轮轴以速度v8'下移，至花键上端面下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面平齐，停滞时间s9'；
13-6) 驱动轮轴保持旋转且转速n不变，加热停止，喷液持续，自步骤13-5-6）位置X4开始，驱动轮轴沿V方向以较快速度v11向下移动至花键上端面与喷淬火液装置上端面下部h6为3mm处X5平齐，此时驱动轮轴上下运行动作停滞一定时间s11，然后，驱动轮轴沿U方向以稍次速度u3向上移动至喷淬火液装置上端面与花键上端面下部h7为20mm处X6平齐，上下运行动作再次停滞一定时间s12，最后，驱动轮轴沿U方向以较快速度u4向上移动至圆环形感应器处于第三个台阶段轴径尺寸段中部时，喷液停止；
13-7) 驱动轮轴旋转停止，沿V方向以速度v12向下移动，花键上端面至零位X0，感应淬火运行程序结束；
14）将所述驱动轮轴类驱动轮轴从数控淬火机床工位上卸下，安放到该零件专用工位器具上，水平放置，常温空冷至室温，需要注意的是冷却期间所述驱动轮轴类零件切勿接触水、油或任何液体；
15）根据所述驱动轮轴类零件产品感应热处理技术要求，对驱动轮轴进行硬度，淬硬层深，表面及内部缺陷检验。
进一步，所述步骤2）、5）、8）、10）中确定的变压比及电容量、感应淬火运行程序、零件旋转速度及电参数仅对同一种驱动轮轴类零件和同一设备使用时有效。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
1）利用现有的设备，采用连续预热+连续加热淬火的方法，以较小功率的电源对较大零件感应淬火，不仅解决了同时拥有齿条、键槽、台阶及花键四种结构类型的大尺寸驱动轮轴感应热处理的要求，且操作方法简单可靠，易于实施，质量稳定，效率高，具有很好的应用价值；
2）程序编制合理，配合优化的工艺参数，不仅满足了整根轴淬硬层连续及表面淬火硬度的产品设计要求，避免了因冷却问题造成的淬硬层深变化陡峭与软带的产生，而且保证了整根轴，特别是齿条、键槽、各轴径台阶处、花键底部淬硬层深符合要求，提高了零件的扭转强度及疲劳强度，可推广应用到其它类似的零件；
3）采取首先把零件预热一遍，对零件难加热的区域，采用多输入能量的方法，第二遍加热且淬火冷却时，适当调整零件移动速度和停留时间，既保障了光轴表面和各结构及结构转变过渡区的淬硬层连续，获得了较深的淬硬层，又不至于易产生淬火裂纹的齿条、键槽、花键等产生热处理应力的区域出现裂纹，提高了产品质量，保证了大马力轮式拖拉机的可靠性；
4）弥补了原有方法的不足，有独到之处，解决了大马力轮式拖拉机发展的一个瓶颈，提高了大马力轮式拖拉机的制造水平，经技术检索在国内同行业中处于领先地位，为大批量制造大轮拖奠定了一定基础，并为开发更高马力段的轮式拖拉机提供了技术支撑。
【附图说明】
图1为本发明所述驱动轮轴结构示意图；
图2为图1的C-C剖视图；
图3为圆环形感应器及喷淬火液装置安装和零件装夹位置示意图；
图4为零位确定示意图；
图5 为电参数确定示意图；
图6 为本发明所述驱动轮轴进入感应淬火自动运行程序开始加热位置示意图；
图7 为图6的局部Ⅰ放大示意图；
图8 为驱动轮轴齿条尾部进行感应淬火加热位置示意图；
图9为驱动轮轴键槽尾部进行感应淬火加热位置示意图；
图10 为驱动轮轴第一个台阶根部进行感应淬火加热位置示意图；
图11为驱动轮轴第二（三、四）个台阶根部进行感应淬火加热位置示意图；
图12 为驱动轮轴花键尾部进行感应淬火加热位置示意图；
图13为驱动轮轴尾端进行感应淬火加热位置示意图；
图14为本发明所述驱动轮轴再次开始加热位置示意图；
图15为本发明所述驱动轮轴进行喷液冷却示意图；
图16为驱动轮轴齿条尾部进行感应淬火加热及喷液冷却位置示意图；
图17为驱动轮轴键槽尾部进行感应淬火加热及喷液冷却位置示意图；
图18 为驱动轮轴第一个台阶根部进行感应淬火加热及喷液冷却位置示意图；
图19为驱动轮轴第二（三、四）个台阶根部进行感应淬火加热及喷液冷却位置示意图；
图20 为驱动轮轴花键尾部进行感应淬火加热及喷液冷却位置示意图；
图21 为驱动轮轴尾端进行喷液冷却位置示意图；
图22 为驱动轮轴花键端进行喷液冷却位置示意图；
图23为本发明所述驱动轮轴进行感应淬火自动运行程序结束位置示意图；
图中：
1、驱动轮轴；1a、齿条；1a'、齿条尾部；1b、键槽；1b'、键槽尾部；1c1、第一个台阶；1c1'、第一个台阶根部；1c2、第二个台阶；1c2'、第二个台阶根部；1c3、第三个台阶；1c3'、第三个台阶根部；1c4、第四个台阶；1c4'、第四个台阶根部；1d、花键；1d'、花键尾部；1e、退刀槽；2、中频电源控制柜；3、操作面板；3a、“内、外操”工作状态指示灯；4、数控淬火机床上顶尖；5、数控淬火机床；6、数控淬火机床电控柜；7、NC面板；7a、手动模式控制键；7b、自动模式控制键；7c、旋转按钮；7d、喷淬火液按钮；7e、自动运行按钮；8、数控淬火机床下顶尖； 9、喷淬火液装置；10、圆环形感应器；11、汇流板；12、淬火变压器；13、淬火冷却液；L、外形长度尺寸；∮1、键槽段轴径尺寸；∮2、第一个台阶段轴径尺寸；∮3、第二个台阶段轴径尺寸；∮4、第三个台阶段轴径尺寸；∮5、第四个台阶段轴径尺寸；X0、零位；O、圆环形感应器及喷淬火液装置中心；O1、上中心孔；O2、下中心孔； Z、数控淬火机床上、下顶尖轴线；Q、圆环形感应器上端面；Q'、圆环形感应器下端；P、喷淬火液装置上端面；A、花键上端面；B'、退刀槽上端面。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～23中所述的低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法，其具体步骤如下：
1）安装圆环形感应器10及喷淬火液装置9：在数控淬火机床5的淬火变压器12汇流板11前端安装好与所述驱动轮轴1相对应的圆环形感应器10及喷淬火液装置9，保证调整好的圆环形感应器及喷淬火液装置中心O与机床工位的数控淬火机床上顶尖4、数控淬火机床下顶尖8保持一致，圆环形感应器上端面Q与数控淬火机床上、下顶尖轴线Z垂直，且紧固牢靠；
2）确定淬火变压器变压比及电容量：在数控淬火机床5的淬火变压器12上调整并设定与所述驱动轮轴1相适应的变压比，选定电容量C；
3）打开淬火变压器12、圆环形感应器10及中频电源设备冷却水开关：确保冷却水压在0.1 MPa～0.4MPa，水路畅通；
4）接通数控淬火机床5及中频电源设备用电开关：通过“内、外操”工作状态指示灯3a的显示，确保中频电源处于“内操”工作状态；
5）在数控淬火机床5的NC面板7上编制并输入感应淬火运行程序；
6）零件装夹：把所述驱动轮轴1采用竖直方式安装到数控淬火机床5的工位上，花键1d结构朝上，同时在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择手动模式控制键7a，操作机床移动零件，保证数控淬火机床上顶尖4、数控淬火机床下顶尖8顶住驱动轮轴1的上中心孔O1、下中心孔O2，同时适当微调圆环形感应器10，使圆环形感应器10与驱动轮轴1的间隙均匀；
7）确定零位：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择手动模式控制键7a，上下移动驱动轮轴1，使花键上端面A与圆环形感应器上端面Q处于一个平面上，以此处为基准，驱动轮轴1沿向下移动方向V向下移动h1为200mm，此时花键上端面A所在水平面的位置即定为零位X0；
8）确定零件旋转速度：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择手动模式控制键7a，并按下旋转按钮7c，使所述驱动轮轴1旋转，在数控淬火机床电控柜内部变频器上调整并设定合适的零件旋转速度n；
9）验证感应淬火运行程序与零件的匹配性：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择自动模式控制键7b，使所述驱动轮轴1在自动控制模式下按程序运行一次，此时圆环形感应器10及喷淬火液装置9不动作，通过检查零件运行全过程动作与程序指令要求的一致性，调整感应淬火运行程序至最佳状态；
10）确定电参数：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择手动模式控制键7a，上下移动驱动轮轴1，使花键1d中部处于圆环形感应器10加热范围，然后在中频电源控制区，选择手动加热模式，在中频电源控制柜2的操作面板3上调整并设定功率参数P，并检查中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ是否在工艺要求范围内；
10-1）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ在工艺要求范围内，则手动移动驱动轮轴1回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ不在工艺要求范围内，则应按步骤10-2-1），10-2-2）和10-2-3）进行调整，直至符合要求，再手动移动驱动轮轴1回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2-1）检查圆环形感应器10是否与驱动轮轴1相对应，或安装位置是否合适，如不符合要求，则更换成与驱动轮轴1相对应的圆环形感应器10，或按步骤1）调整圆环形感应器10的安装位置，直至符合要求；
10-2-2）按步骤2）检查并调整淬火变压器12变压比及电容量与驱动轮轴1相适应，直至符合要求；
10-2-3）检查中频电源设备是否处于正常工作状态，修整，保证其可用于正常工作；
11）启动喷淬火液装置9：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，开启喷淬火液按钮7d，确保喷液管路通畅，完好；
12）选择自动控制模式：在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，选择自动模式控制键7b，同时确保中频电源处于“外操”工作状态；
13）在数控淬火机床电控柜6上部的NC面板7上，按下自动运行按钮7e，驱动轮轴1进入自动运行状态，开始对零件进行感应热处理，按照步骤5）和步骤9）确定及调整的感应淬火运行程序，自动完成如下操作：
13-1）数控淬火机床下顶尖8按照步骤8确定的零件旋转速度n旋转带动驱动轮轴1旋转，同时花键上端面A自零位X0沿零件向上移动方向U以速度u1向上快速移动，至退刀槽上端面B'上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端Q'平齐，圆环形感应器10开始对驱动轮轴1加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s1；
13-2）驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，自步骤13-1）位置X1开始，按运行程序指令的不同速度v（n）沿向下移动方向V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器10对驱动轮轴1这些部位集中加热，零件从退刀槽上端面B'上部3mm处到花键上端面A下部3mm处移动期间，圆环形感应器10对大马力轮式拖拉机用低速大扭矩驱动轮轴驱动轮轴1的加热不中断；
13-2-1）驱动轮轴1以速度v1下移，至齿条尾部1a'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s2；
13-2-2）驱动轮轴1以速度v2下移，至键槽尾部1b'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s3；
13-2-3）驱动轮轴1以速度v3下移，至键槽段轴径尺寸∮1到第一个台阶段轴径尺寸∮2过渡的第一个台阶根部1c1'与圆环形感应器下端Q'上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s4；
13-2-4）驱动轮轴1依次以速度v4（v5、v6）下移，至第二个台阶根部1c2'（第三个台阶根部1c3'、第四个台阶根部1c4'）与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s5（s6、s7）；
13-2-5）驱动轮轴1以速度v7下移，至花键尾部1d'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s8；
13-2-6）驱动轮轴1以速度v8下移，至花键上端面A下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面Q平齐，停滞时间s9；
13-3）驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，加热停止，零件自步骤13-2-6）位置X4处沿U方向以速度u2向上快速移动，至退刀槽上端面B'上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端Q'平齐，圆环形感应器10开始对驱动轮轴1再次加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s10；
13-4）驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，圆环形感应器10对驱动轮轴1连续加热，自步骤13-3）位置X1开始，驱动轮轴1沿V方向以较快速度v9向下移动一段相当于圆环形感应器10宽度h的距离，然后以稍次速度v10继续向下移动相同距离h至X5处，此时，喷淬火液装置9启动，开始对驱动轮轴1进行喷液冷却；
13-5) 驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，圆环形感应器10对驱动轮轴1连续加热，喷淬火液装置9对驱动轮轴1的喷液冷却亦不中断，自步骤13-4）位置X5开始，驱动轮轴1按运行程序指令的不同速度v（n）沿V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器10对驱动轮轴1这些部位重点加热；
13-5-1）驱动轮轴1以速度v1'下移，至齿条尾部1a'与圆环形感应器下端Q'上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s2'；
13-5-2）驱动轮轴1以速度v2'下移，至键槽尾部1b'与圆环形感应器下端Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s3'；
13-5-3）驱动轮轴1以速度v3'下移，至第一个台阶根部1c1'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s4'；
13-5-4）驱动轮轴1依次以速度v4'（v5'、v6'）下移，至第二个台阶根部1c2'（第三个台阶根部1c3'、第四个台阶根部1c4'）与圆环形感应器下端Q'上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s5'（s6'、s7'）；
13-5-5）驱动轮轴1以速度v7'下移，至花键尾部1d'与圆环形感应器下端Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s8'；
13-5-6）驱动轮轴1以速度v8'下移，至花键上端面A下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面Q平齐，停滞时间s9'；
13-6) 驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，加热停止，喷液持续，自步骤13-5-6）位置X4开始，驱动轮轴1沿V方向以较快速度v11向下移动至花键上端面A与喷淬火液装置上端面P下部h6为3mm处X5平齐，此时驱动轮轴1上下运行动作停滞一定时间s11，然后，驱动轮轴1沿U方向以稍次速度u3向上移动至喷淬火液装置上端面P与花键上端面A下部h7为20mm处X6平齐，上下运行动作再次停滞一定时间s12，最后，驱动轮轴1沿U方向以较快速度u4向上移动至圆环形感应器10处于第三个台阶段轴径尺寸∮4段中部时，喷液停止；
13-7) 驱动轮轴1旋转停止，沿V方向以速度v12向下移动，花键上端面A至零位X0，感应淬火运行程序结束；
14）将所述驱动轮轴类驱动轮轴1从数控淬火机床5工位上卸下，安放到该零件专用工位器具上，水平放置，常温空冷至室温，需要注意的是冷却期间所述驱动轮轴类零件切勿接触水、油或任何液体；
15）根据所述驱动轮轴类零件产品感应热处理技术要求，对驱动轮轴1进行硬度，淬硬层深，表面及内部缺陷检验。
进一步，所述步骤2）、5）、8）、10）中确定的变压比及电容量、感应淬火运行程序、零件旋转速度及电参数仅对同一种驱动轮轴类零件和同一设备使用时有效。
实施例：
驱动轮轴1为160马力轮式拖拉机的低速大扭矩驱动轮轴，由图1、图2知，驱动轮轴1同时拥有齿条1a，键槽1b，第一个台阶1c1、第二个台阶1c2、第三个台阶1c3、第四个台阶1c4及花键1d等几种结构类型，零件尺寸较大，且齿条1a和键槽1b在同一轴段，外形长度尺寸L为925mm，键槽段轴径尺寸∮1为95mm，第一个台阶段轴径尺寸∮2为100mm，第二个台阶段轴径尺寸∮3为95mm，第三个台阶段轴径尺寸∮4为94mm，第四个台阶段轴径尺寸∮5为90mm。
驱动轮轴1材质为42CrMo，各区域的淬硬层深分别为：齿条1a底部≥2mm；键槽1b底部≥2mm；各轴径及台阶处7mm～12mm；花键1d底部3.25mm～8.25mm；特别要求淬硬层连续，淬火硬度为52 HRC～57 HRC，零件表面不得存在烧伤、裂纹等缺陷。
在该实施例中，所用数控淬火机床型号为GCK1650，生产厂家为洛阳三恒感应加热科技有限公司；中频电源设备型号为KGPS250/8000，生产厂家为湖北十堰恒进科技有限公司。
零件加热到淬火温度后，对其进行冷却，使零件实现马氏体组织，硬度达到技术要求。在该实施例中，所用淬火冷却液13为4‰～6‰聚乙烯醇淬火剂，价格适中，且在高温时冷却速度高，低温时冷却速度较低，既可以保证零件硬度技术要求，又可减少淬裂倾向，适用于该例中零件，本发明作为首选，但是本发明不排除类似的淬火冷却液13。
驱动轮轴1的感应热处理方法，其具体步骤如下：
1）安装圆环形感应器及喷淬火液装置，结合图3，即在数控淬火机床5的淬火变压器12汇流板11前端安装好与所述驱动轮轴1相对应的圆环形感应器10及喷淬火液装置9，保证调整好的圆环形感应器及喷淬火液装置中心O与数控淬火机床上顶尖4、数控淬火机床下顶尖8保持一致，圆环形感应器上端面Q与机床工位的上、下顶尖轴线Z垂直，且紧固牢靠；
2）淬火变压器变压比及电容量的确定，结合图3，即在数控淬火机床5淬火变压器12上调整并设定与所述驱动轮轴1相适应的变压比为16:1，选定电容量C：从左数为1、2、5、6，通过变压比及电容量的调整，可确保本发明所述感应热处理方法选定的中频频率；
3）打开数控淬火机床淬火变压器12、圆环形感应器10及中频电源设备冷却水开关，确保冷却水压在0.1 MPa～0.4MPa，水路畅通，使淬火变压器及中频电源处于水冷状态，避免使用过程中造成电器元件过热损坏；
4）接通数控淬火机床及中频电源设备用电开关，即通过“内、外操”工作状态指示灯3a的显示，确保中频电源处于“内操”工作状态；
5）在数控淬火机床5的NC面板7上编制并输入感应淬火运行程序，所述程序包括：N—程序段序号，G0—快速移动指令，G1—工进移动指令，G4—程序延时指令，X—相对零位移动距离指令，F（G1）—工进移动速度指令，F（G4）—停留时长指令，S2—加热指令，S4—加热停止指令，S5—喷液开始信号，S6—喷液停止信号，S7—旋转开始信号，S8—旋转停止信号，M2—程序结束指令；
具体感应淬火运行程序如下：
N10 S7
N20 G0 X-1086
N30 S2
N40 G4 F4
N50 G1 X-776 F190
N60 G4 F5
N70 G1 X-690 F190
N80 G4 F8
N90 G1 X-651 F190
N100 G4 F6
N110 G1 X-641 F250
N120 G4 F6
N130 G1 X-569 F190
N140 G4 F4
N150 G1 X-319 F190
N160 G4 F5
N170 G1 X-260 F220
N180 G4 F3
N190 G1 X-203 F220
N200 G4 F1.5
N210 S4
N220 G0 X-1086
N230 S2
N240 G4 F2
N250 G1 X-1066 F500
N260 G1 X-1006 F170
N270 S5
N280 G1 X-766 F170
N290 G4 F1.5
N300 G1 X-680 F200
N310 G4 F3
N320 G1 X-661 F180
N330 G4 F1 N340 G1 X-631 F300
N350 G4 F1
N360 G1 X-559 F180
N370 G4 F1
N380 G1 X-309 F180
N390 G4 F2
N400 G1 X-250 F220
N410 G4 F1.5
N420 G1 X-203 F220
N430 G4 F1.5
N440 S4
N450 G1 X-42 F450
N460 G4 F32
N470 G1 X-70 F400
N480 G4 F10
N490 G1 x-280 F650
N500 S6
N510 S8
N520 G0 X0
N530 M2
6）零件装夹，结合图3，即把所述驱动轮轴1采用竖直方式安装到数控淬火机床5的工位上，花键1d结构朝上，有利于驱动轮轴类零件花键端的自回火，减少了淬火应力，避免零件裂纹的产生；同时在NC面板7上，选择手动模式控制键7a，操作机床移动零件，保证数控淬火机床上顶尖4、数控淬火机床下顶尖8顶住上中心孔O1、下中心孔O2，同时适当微调圆环形感应器10，使圆环形感应器10与驱动轮轴1的间隙均匀；
7）零位的确定，结合图4，即NC面板7上，选择手动模式控制键7a，上下移动驱动轮轴1，使花键上端面A与圆环形感应器上端面Q处于一个平面上，以此处为基准，驱动轮轴1沿V方向向下移动h1为200mm，此时花键上端面A所在水平面的位置即定为零位X0；零位的确定，要便利于零件的装卸；
8）零件旋转速度的确定，结合图3，即在NC面板7上，选择手动模式控制键7a，并按下旋转按钮7c，使所述驱动轮轴1旋转，在数控淬火机床电控柜内部变频器上调整并设定合适的零件旋转速度n为50n/min；合适的零件旋转速度，有利于零件加热及冷却均匀；
9）验证感应淬火运行程序与零件的匹配性，结合图3，即在NC面板7上，选择自动模式控制键7b，使所述驱动轮轴1在自动控制模式下按程序运行一次，此时圆环形感应器10及喷淬火液装置9不动作，通过检查零件运行全过程动作与程序指令要求的一致性，调整感应淬火运行程序至最佳状态；
10）电参数的确定，结合图5，即在NC面板7上，选择手动模式控制键7a，上下移动驱动轮轴1，使所述花键1d中部处于圆环形感应器10加热范围，然后在中频电源控制区，选择手动加热模式，在中频电源控制柜2的操作面板3上调整并设定功率参数P花键：51KW，并检查中频频率参数f花键：4000Hz、中频电压参数U：450V～550V、中频电流参数I：100A～140A、功率因数COSΦ：1是否在工艺要求范围内；每批零件生产前都在花键中部调整电参数，确保了该批零件感应淬火质量的稳定；
10-1）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ在工艺要求范围内，则手动移动驱动轮轴1回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ不在工艺要求范围内，则应按步骤10-2-1），10-2-2）和10-2-3）进行调整，直至符合要求，再手动移动驱动轮轴1回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2-1）检查圆环形感应器10是否与所述驱动轮轴1相对应，或安装位置是否合适，如不符合要求，则更换成与所述驱动轮轴1相对应的圆环形感应器10，或按步骤1）调整圆环形感应器10的安装位置，直至符合要求；
10-2-2）按步骤2）检查并调整淬火变压器12变压比及电容量与所述驱动轮轴1相适应，直至符合要求；
10-2-3）检查中频电源设备是否处于正常工作状态，修整，保证其可用于正常工作；
11）启动喷淬火液装置，结合图3，在NC面板7上，开启喷淬火液按钮7d，确保喷液管路通畅，完好；
12）选择自动控制模式：结合图3，在NC面板7上，选择自动模式控制键7b，同时确保中频电源处于“外操”工作状态，此时，中频电源的供电与数控淬火机床的运行皆在零件程序控制之下；
13）在NC面板7上，按下自动运行按钮7e，驱动轮轴1进入自动运行状态，开始对零件进行感应热处理，按照步骤5）和步骤9）确定及调整的感应淬火运行程序，自动完成如下操作：
13-1）结合图6、7，数控淬火机床5下顶尖8按照步骤8）确定的速度n为50n/min旋转带动驱动轮轴1旋转，同时花键上端面A自零位X0沿U方向以速度u1为3000mm/min向上快速移动，至齿条1a端退刀槽上端面B’上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端面Q’平齐，圆环形感应器10开始对驱动轮轴1加热，此时驱动轮轴1上下运行动作停滞s1为4秒；自该步骤开始，驱动轮轴1进入预热阶段，利用热传导对驱动轮轴1进行预热，可获得了较深的淬硬层，避免产生质量缺陷；预热停滞时间是为了加大驱动轮轴1端部，齿条、键槽、花键尾部及各台阶根部等难加热部位的能量输入，保证驱动轮轴1淬硬层连续；
13-2）驱动轮轴1保持旋转且转速n不变，自步骤13-1）位置X1开始，按运行程序指令的不同速度v（n）沿V向下移，依次到达下列各处，在各处驱动轮轴1上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器10对驱动轮轴1这些部位集中加热，驱动轮轴1从齿条1a端退刀槽上端面B’上部3mm处到花键上端面A下部3mm处移动期间，圆环形感应器10对驱动轮轴1的加热不中断；
13-2-1）结合图8，驱动轮轴1以速度v1为190mm/min下移，至齿条尾部1a'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s2为5秒；
13-2-2）结合图9，驱动轮轴1以速度v2为190mm/min下移，至键槽尾部1b'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s3为8秒；
13-2-3）结合图10，驱动轮轴1以速度v3为190mm/min下移，至轴径∮1到∮2过渡的第一个台阶根部1c1'与圆环形感应器下端面Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s4为6秒；
13-2-4）结合图11，驱动轮轴1依次以速度v4为250mm/min（v5为190mm/min、v6为190mm/min）下移，至第二（三、四）个台阶根部1c2'（1c3'、1c4'）与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s5为6秒（s6为4秒、s7为5秒）；
13-2-5）结合图12，驱动轮轴1以速度v7为220mm/min下移，至花键尾部1d'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s8为3秒；
13-2-6）结合图13，驱动轮轴1以速度v8为220mm/min下移，至花键上端面A下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面Q平齐，停滞时间s9为1.5秒；
13-3）驱动轮轴1保持旋转且转速n为50n/min不变，加热停止，结合图6、图7、图13，驱动轮轴1自步骤13-2-6）位置X4处沿U方向以速度u2为3000mm/min向上快速移动，至齿条1a端退刀槽上端面B’上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端面Q’平齐，圆环形感应器10开始对驱动轮轴1再次加热，此时驱动轮轴1上下运行动作停滞s10为2秒，可使该处驱动轮轴1表面达到淬火温度，避免该部位出现淬火裂纹，并减少端部淬火过渡区，达到驱动轮轴1感应热处理技术要求；
13-4）驱动轮轴1保持旋转且转速n为50n/min不变，圆环形感应器10对驱动轮轴1连续加热，结合图14、图15，自步骤13-3）位置X1开始，驱动轮轴1沿V方向以较快速度v9为500mm/min向下移动一段相当于圆环形感应器10宽度h的距离，然后以稍次速度v10为170mm/min继续向下移动相同距离h至X5处，此时，喷淬火液装置9启动，开始对驱动轮轴1进行喷液冷却，进入感应淬火阶段；该步骤加工方式可使驱动轮轴1端部，齿条、键槽、花键尾部及各台阶根部加热层厚度均匀，驱动轮轴1淬火后淬硬层平滑，避免淬硬层深陡峭，保证驱动轮轴1表面的压应力均匀，淬火后淬硬层深符合要求,淬硬层连续，达到良好性能；同时可以避免驱动轮轴1端部及各台阶轴肩处由于感应加热的尖角效应，加热温度过高，引起尖角局部过热现象发生，淬火时产生裂纹，造成质量问题，使驱动轮轴1性能下降；
13-5) 驱动轮轴1保持旋转且转速n为50n/min不变，圆环形感应器10对驱动轮轴1连续加热，喷淬火液装置9对驱动轮轴1的喷液冷却亦不中断，自步骤13-4）位置X5开始，驱动轮轴1按运行程序指令的不同速度v（n）沿V向下移，依次到达下列各处，在各处驱动轮轴1上下运行动作停滞不同时间s（n），圆环形感应器10对驱动轮轴1这些部位重点加热；
13-5-1）结合图16，驱动轮轴1以速度v1'为170mm/min下移，至齿条尾部1a'与圆环形感应器下端面Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s2'为1.5秒；
13-5-2）结合图17，驱动轮轴1以速度v2'为200mm/min下移，至键槽尾部1b'与圆环形感应器下端面Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s3'为3秒；
13-5-3）结合图18，驱动轮轴1以速度v3'为180mm/min下移，至轴径∮1到∮2过渡的第一个台阶根部1c1'与圆环形感应器上端面Q下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s4'为1秒；
13-5-4）结合图19，驱动轮轴1依次以速度v4'为300mm/min（v5'为180mm/min、v6'为180mm/min）下移，至第二（三、四）个台阶根部1c2'（1c3'、1c4'）与圆环形感应器下端面Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s5'为1秒（s6'为1秒、s7'为2秒）；
13-5-5）结合图20，驱动轮轴1以速度v7'为220mm/min下移，至花键尾部1d'与圆环形感应器下端面Q’上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s8'为1.5秒；
13-5-6）结合图13，驱动轮轴1以速度v8'为220mm/min下移，至花键上端面A下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面Q平齐，停滞时间s9'为1.5秒；
13-6) 驱动轮轴1保持旋转且转速n为50n/min不变，加热停止，喷液持续，结合图21、22、23，自步骤13-5-6）位置X4开始，驱动轮轴1沿V方向以较快速度v11为450mm/min向下移动至花键上端面A与喷淬火液装置9的上端面P下部h6为3mm处X5平齐，此时驱动轮轴1上下运行动作停滞一定时间s11为32秒，然后，驱动轮轴1沿U方向以稍次速度u3为400mm/min向上移动至喷淬火液装置9的上端面P与花键上端面A下部h7为20mm处X6平齐，上下运行动作再次停滞一定时间s12为10秒，最后，驱动轮轴1沿U方向以较快速度u4为650mm/min向上移动至圆环形感应器10处于驱动轮轴1轴径∮4段中部时，喷液停止；该步骤加工方式可使驱动轮轴1在花键1d区域淬火的同时，由于合理设计了驱动轮轴1的上下移动，实现了花键1d区域的自回火，减少了淬火应力，避免驱动轮轴1裂纹的产生；
13-7) 驱动轮轴1旋转停止，沿V方向以速度v12为3000mm/min向下移动，花键上端面A至零位X0，感应淬火运行程序结束；
14）将所述驱动轮轴1从数控淬火机床5工位上卸下，安放到该驱动轮轴1专用工位器具上，水平放置，常温空冷至室温，需要注意的是冷却期间所述驱动轮轴类驱动轮轴1切勿接触水、油或任何液体；
15）根据驱动轮轴1产品感应热处理技术要求，对驱动轮轴1进行硬度，淬硬层深，表面及内部缺陷检验。
进一步，所述步骤2）、5）、8）、10）中确定的变压比及电容量、感应淬火运行程序、驱动轮轴1旋转速度及电参数仅对同一种驱动轮轴类零件和同一设备使用时有效。
按照本发明所述感应热处理方法加工的零件，对其进行了硬度、淬硬层深、金相检测，结果全部符合要求，见下表：
| 部 位 | 硬化层深/mm | 马氏体级别 | 硬化层硬度/HRC |
| 键槽底部 | 3.1 | M5级+块状铁素体 | 55、54、54.5 |
| 键槽尾端底部 | 3.3 | M5级+少量块状铁素体 | 55、55 |
| 齿条中段底部 | 3.9 | 3级+块状铁素体 | 55、54.5、55 |
| 齿条尾端底部 | 3.5 | 4级+5级 | 54、55 |
| 轴径∮1 | 10.1 | 4级+3级 | 55、54、54.5 |
| 轴径∮2 | 10.5 | 4级+3级 | 54、55.5、54.5 |
| 轴径∮3 | 9.9 | 4级+3级 | 55、54、54.5 |
| 轴径∮4 | 9.5 | 4级+3级 | 54.5、55、55.5 |
| 轴径∮5 | 9.2 | 4级 | 55、54.5、53.5 |
| 轴径∮1到∮2过渡的台阶根部1c1' | 9.8 | 4级+3级 | 54、54.5 |
| 轴径∮2到∮3过渡的台阶根部1c2' | 9.7 | 4级 | 55、54 |
| 轴径∮3到∮4过渡的台阶根部1c3' | 9.3 | 4级+3级 | 55、55 |
| 轴径∮4到∮5过渡的台阶根部1c4' | 9 | 4级+3级 | 54.5、55 |
| 花键尾端底部 | 5.2 | 5级+6级 | 55、54 |
| 花键底部 | 4.2 | 5级 | 54.5、55、55 |
对驱动轮轴1探伤检查：无发现裂纹等缺陷。
上述结果表明，本发明所述的低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法，可以满足同时拥有齿条、键槽、台阶及花键四种结构类型的大尺寸驱动轮轴感应热处理的要求，且收到了良好的效果，解决了大马力轮式拖拉机发展的一个瓶颈，属国内领先技术。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (1)
1.一种低速大扭矩驱动轮轴的感应热处理方法，其特征是：
其具体步骤如下：
1）安装圆环形感应器（10）及喷淬火液装置（9）：在数控淬火机床（5）的淬火变压器（12）汇流板（11）前端安装好与所述驱动轮轴（1）相对应的圆环形感应器（10）及喷淬火液装置（9），保证调整好的圆环形感应器及喷淬火液装置中心O与机床工位的数控淬火机床上顶尖（4）、数控淬火机床下顶尖（8）保持一致，圆环形感应器上端面（Q）与数控淬火机床上、下顶尖轴线Z垂直，且紧固牢靠；
2）确定淬火变压器变压比及电容量：在数控淬火机床（5）的淬火变压器（12）上调整并设定与所述驱动轮轴（1）相适应的变压比，选定电容量C；
3）打开淬火变压器（12）、圆环形感应器（10）及中频电源设备冷却水开关：确保冷却水压在0.1 MPa～0.4MPa，水路畅通；
4）接通数控淬火机床（5）及中频电源设备用电开关：通过“内、外操”工作状态指示灯(3a)的显示，确保中频电源处于“内操”工作状态；
5）在数控淬火机床(5)的NC面板(7)上编制并输入感应淬火运行程序；
6）零件装夹：把所述驱动轮轴(1)采用竖直方式安装到数控淬火机床(5)的工位上，花键(1d)结构朝上，同时在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择手动模式控制键(7a)，操作机床移动零件，保证数控淬火机床上顶尖(4)、数控淬火机床下顶尖(8)顶住驱动轮轴（1）的上中心孔O1、下中心孔O2，同时适当微调圆环形感应器(10)，使圆环形感应器(10)与驱动轮轴（1）的间隙均匀；
7）确定零位：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择手动模式控制键(7a)，上下移动驱动轮轴（1），使花键上端面A与圆环形感应器上端面(Q)处于一个平面上，以此处为基准，驱动轮轴(1)沿向下移动方向V向下移动h1为200mm，此时花键上端面（A）所在水平面的位置即定为零位X0；
8）确定零件旋转速度：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择手动模式控制键(7a)，并按下旋转按钮(7c)，使所述驱动轮轴(1)旋转，在数控淬火机床电控柜内部变频器上调整并设定合适的零件旋转速度n；
9）验证感应淬火运行程序与零件的匹配性：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择自动模式控制键(7b)，使所述驱动轮轴(1)在自动控制模式下按程序运行一次，此时圆环形感应器(10)及喷淬火液装置(9)不动作，通过检查零件运行全过程动作与程序指令要求的一致性，调整感应淬火运行程序至最佳状态；
10）确定电参数：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择手动模式控制键(7a)，上下移动驱动轮轴(1)，使花键(1d)中部处于圆环形感应器(10)加热范围，然后在中频电源控制区，选择手动加热模式，在中频电源控制柜(2)的操作面板(3)上调整并设定功率参数P，并检查中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ是否在工艺要求范围内；
10-1）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ在工艺要求范围内，则手动移动驱动轮轴(1)回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2）经检查，如果中频频率参数f、中频电压参数U、中频电流参数I、功率因数COSΦ不在工艺要求范围内，则应按步骤10-2-1），10-2-2）和10-2-3）进行调整，直至符合要求，再手动移动驱动轮轴（1）回到零位X0，随后，进入下一步骤11）；
10-2-1）检查圆环形感应器(10)是否与驱动轮轴(1)相对应，或安装位置是否合适，如不符合要求，则更换成与驱动轮轴(1)相对应的圆环形感应器(10)，或按步骤1）调整圆环形感应器(10)的安装位置，直至符合要求；
10-2-2）按步骤2）检查并调整淬火变压器(12)变压比及电容量与驱动轮轴(1)相适应，直至符合要求；
10-2-3）检查中频电源设备是否处于正常工作状态，修整，保证其可用于正常工作；
11）启动喷淬火液装置(9)：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，开启喷淬火液按钮(7d)，确保喷液管路通畅，完好；
12）选择自动控制模式：在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，选择自动模式控制键(7b)，同时确保中频电源处于“外操”工作状态；
13）在数控淬火机床电控柜(6)上部的NC面板(7)上，按下自动运行按钮(7e)，驱动轮轴（1）进入自动运行状态，开始对零件进行感应热处理，按照步骤5）和步骤9）确定及调整的感应淬火运行程序，自动完成如下操作：
13-1）数控淬火机床下顶尖(8)按照步骤8确定的零件旋转速度n旋转带动驱动轮轴(1)旋转，同时花键上端面(A)自零位X0沿零件向上移动方向U以速度u1向上快速移动，至退刀槽上端面(B')上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端(Q')平齐，圆环形感应器(10)开始对驱动轮轴(1)加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s1；
13-2）驱动轮轴（1）保持旋转且转速n不变，自步骤13-1）位置X1开始，按运行程序指令的不同速度沿向下移动方向V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间，圆环形感应器(10)对驱动轮轴(1)这些部位集中加热，零件从退刀槽上端面(B')上部3mm处到花键上端面(A)下部3mm处移动期间，圆环形感应器(10)对驱动轮轴(1)的加热不中断；
13-2-1）驱动轮轴（1）以速度v1下移，至齿条尾部(1a')与圆环形感应器上端面(Q)下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s2；
13-2-2）驱动轮轴(1)以速度v2下移，至键槽尾部(1b')与圆环形感应器上端面（Q）下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s3；
13-2-3）驱动轮轴（1）以速度v3下移，至键槽段轴径尺寸（∮1）到第一个台阶段轴径尺寸（∮2）过渡的第一个台阶根部（1c1'）与圆环形感应器下端（Q'）上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s4；
13-2-4）步骤“13-2-4）驱动轮轴（1）以速度v4下移，至第二个台阶根部（1c2'），停滞时间s5；驱动轮轴（1）接着以速度v5下移，至第三个台阶根部（1c3'），停滞时间s6；驱动轮轴（1）接着以速度v6下移，至第四个台阶根部（1c4'）与圆环形感应器上端面（Q）下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s7”；
13-2-5）驱动轮轴（1）以速度v7下移，至花键尾部（1d'）与圆环形感应器上端面（Q）下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s8；
13-2-6）驱动轮轴（1）以速度v8下移，至花键上端面（A）下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面(Q)平齐，停滞时间s9；
13-3）驱动轮轴(1)保持旋转且转速n不变，加热停止，零件自步骤13-2-6）位置X4处沿U方向以速度u2向上快速移动，至退刀槽上端面(B')上部h2为3mm处X1与圆环形感应器下端(Q')平齐，圆环形感应器(10)开始对驱动轮轴(1)再次加热，此时零件上下运行动作停滞数秒s10；
13-4）驱动轮轴(1)保持旋转且转速n不变，圆环形感应器(10)对驱动轮轴(1)连续加热，自步骤13-3）位置X1开始，驱动轮轴(1)沿V方向以较快速度v9向下移动一段相当于圆环形感应器(10)宽度h的距离，然后以稍次速度v10继续向下移动相同距离h至X5处，此时，喷淬火液装置(9)启动，开始对驱动轮轴(1)进行喷液冷却；
13-5) 驱动轮轴(1)保持旋转且转速n不变，圆环形感应器(10)对驱动轮轴(1)连续加热，喷淬火液装置(9)对驱动轮轴(1)的喷液冷却亦不中断，自步骤13-4）位置X5开始，驱动轮轴（1）按运行程序指令的不同速度沿V向下移，依次到达下列各处，在各处零件上下运行动作停滞不同时间，圆环形感应器(10)对驱动轮轴(1)这些部位重点加热；
13-5-1）驱动轮轴（1）以速度v1'下移，至齿条尾部（1a'）与圆环形感应器下端（Q'）上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s2'；
13-5-2）驱动轮轴（1）以速度v2'下移，至键槽尾部（1b'）与圆环形感应器下端（Q’）上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s3'；
13-5-3）驱动轮轴（1）以速度v3'下移，至第一个台阶根部(1c1')与圆环形感应器上端面（Q）下部h3为5mm处X2平齐，停滞时间s4'；
13-5-4）驱动轮轴（1）以速度v4'下移，至第二个台阶根部(1c2')，停滞时间s5'；驱动轮轴（1）接着以速度v5'下移，至第三个台阶根部(1c3')，停滞时间s6'；驱动轮轴（1）接着以速度v6'下移，至第四个台阶根部(1c4') 与圆环形感应器下端(Q')上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s7'；
13-5-5）驱动轮轴（1）以速度v7'下移，至花键尾部(1d')与圆环形感应器下端(Q’)上部h4为5mm处X3平齐，停滞时间s8'；
13-5-6）驱动轮轴（1）以速度v8'下移，至花键上端面(A)下部h5为3mm处X4与圆环形感应器上端面(Q)平齐，停滞时间s9'；
13-6) 驱动轮轴（1）保持旋转且转速n不变，加热停止，喷液持续，自步骤13-5-6）位置X4开始，驱动轮轴（1）沿V方向以较快速度v11向下移动至花键上端面(A)与喷淬火液装置上端面(P)下部h6为3mm处X5平齐，此时驱动轮轴(1)上下运行动作停滞一定时间s11，然后，驱动轮轴(1)沿U方向以稍次速度u3向上移动至喷淬火液装置上端面(P)与花键上端面(A)下部h7为20mm处X6平齐，上下运行动作再次停滞一定时间s12，最后，驱动轮轴（1）沿U方向以较快速度u4向上移动至圆环形感应器（10）处于第三个台阶段轴径尺寸（∮4）段中部时，喷液停止；
13-7) 驱动轮轴（1）旋转停止，沿V方向以速度v12向下移动，花键上端面（A）至零位X0，感应淬火运行程序结束；
14）将所述驱动轮轴（1）从数控淬火机床（5）工位上卸下，安放到该零件专用工位器具上，水平放置，常温空冷至室温，需要注意的是冷却期间所述驱动轮轴类零件切勿接触任何液体；
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