CN1066904C - 一种对齿轮的表面淬火的感应淬火机 - Google Patents

Abstract

用于准双曲面齿轮(27)的表面淬火的一种感应淬火机(20)包括可编程逻辑控制单元(21)、淬火液供应源(40)和高频感应发生器(22)，后者连接到高频感应线圈(70)，该线圈有一个大体是圆锥形的下表面(71)并以同心方式位于准双曲面齿轮(27)之上。准双曲面齿轮(27)的支持板(28)接到旋转驱动电机(30)，在准双曲面齿轮旋转在约900到1800转/分时感应线圈(70)以4个持续时间较短的4个能量脉冲供电。最后的加热步骤是一个高能脉冲然后立即跟着淬火步骤。在准双曲面齿轮(27)的上表面和下表面之间有一个倾斜角以便得到从齿根(72)到齿尖(73)的平衡加热。

Description

一种对齿轮的表面淬火的感应淬火机

               对有关申请的参考

本申请是1992年2月20日提出的序号为07/839,333和07/839,332申请的部分继续申请，序号07/839,333是1991年5月31日提交的序号07/708,896的分案申请，而序号07/839,332是它的继续申请，序号07/708,896现在是1992年6月23日颁布的美国专利5,124,517号。

                  发明背景

本发明一般而言涉及感应加热技术而更具体地说涉及机器部件如齿轮的表面淬火时使用的感应加热。

诸如齿轮、带槽的轴(花键轴)和链轮这些机器部件经常要承受高力矩的负载、摩擦磨损和冲击负载。举例来说，动力传动中的齿轮在正常运转中会遭受每一种这样的力。在典型的齿轮生产设备中，在齿轮的齿加工之后就要进行热处理以便淬火而使其增加硬度。齿轮的热处理可以涉及到多种不同类型的操作，所有这些操作都有共同的用途或单一的目标以产生具有某些最佳性质的微结构。但是，这个淬火过程往往会使齿轮的齿变形从而导致降低的或变化不一的质量。

为了避免这些和常规的热处理相关的问题和改进机器部件(齿轮)耐受上述负载和磨损力的能力，可通过局部性淬火使基底金属有一个淬火的外壳。在这种情况下，只有外表面才是发生了变化的而基底金属则仍保持了所希望的性质，例如强度和延展性。

对于像齿轮这样的机器部件的这种外部表面进行局部淬火的一种技术是单个地对齿轮的齿进行感应淬火。另外一种也是属于局部性的淬火技术是称作为局部渗碳的工艺。单齿感应淬火是用一个定型的强化器在齿轮齿的空间里来回摆动而实现的。这通常是把齿轮浸泡在淬火剂中进行的。这种工艺比较慢因为每次只处理一个齿轮的齿。局部渗碳是最广泛地使用的，这种工艺包括了把防止被渗碳而被保护起来的表面用某种材料覆盖起来以防止在炉内操作时活性碳的通过。防止碳的活性的最常用的方法是镀铜。一个齿轮除了各个齿外都镀上铜，然后渗碳。然后这个零件上的铜被除去，再经过精加工、整体再镀铜，在炉内硬化最后淬火。

渗碳工艺的困难的耗费促使各公司考虑别的技术，如局部外表淬火用的感应加热，但这是在大规模上进行的而不是单个齿的方法。1987年6月23日颁布的授予穆察(Mucha)等人的美国专利4,675,488号公开了一种上面所说明的单齿工艺的一种变化方法，那里所说的工艺是每次对几个齿感应加热然后淬火硬化，同时把其余的各个齿冷却以避免前面已经淬火的齿被回火(第1栏，55-65行)。虽然所有的齿最终都被感应淬火了，但感应线圈却非常复杂和昂贵。穆察等人的专利也叙述了其他人员几年来的尝试，想发明出一个设施以便用一个环绕的感应线圈来对齿轮的外部圆周表面进行感应淬火使得齿轮可以被感应线圈加热然后立即淬火硬化以便在齿轮的外部表面形成一个所希望的表面硬化层。穆察等人的专利所建议的方法是提供两个感应加热线圈，工件以同心方式位于第一个感应加热线圈中。第一线圈在一个固定的时间内用第一种交流频率电流通电。一旦断电后，工件在经过一个延迟时间段以后第一感应加热线圈用第二种交流频率再通电另外一个固定时间段，不过要比用第一个交流频率的第一时间段短得多。在第二个时间段结束时，工件被立即同心地转移到第二个感应加热线圈中，然后经过第二个时间延迟。在这一步以后，第二感应加热线圈用射频电流通电一个第三时间段并且立即用淬火液喷在表面上以便对其外表面进行淬火，而这时工件仍在第二感应加热线圈中。

几年前曾经描述了一种感应加热用的双频方案，其中用低频电流来对齿轮的齿进行予加热然后再用高频(射频)电流作淬火硬化前的最后加热。这种双频方案在一定程度上被用于上面所说的穆察等人的专利中。这个双频概念也在本发明的发明人在他们的一篇文章中加以叙述，该文的题目为“用双频法的感应齿轮淬火”，发表在1987年6月出版的<热处理>杂志19卷6期上。在他们的文章中他们解释说，双频加热的原理利用了高频和低频的热源。齿轮先用较低的频率源(3-10千赫)加热，这种低频热源提供对齿轮齿的质量作预热所需的能量。完成这一步骤以后立即用高频源进行加热，这个高频源的范围为100-300千赫，取决于齿轮的尺寸和径(向)节(距)。这个高频源将很快使整个齿部的轮廓表面加热到淬火温度。然后将齿轮淬火到所要求的硬度并回火。

双频加热是加热齿轮中已知的最快的方式。加热时间的范围为0.14到2.0秒。与此相比，举例来说，用激光对齿轮上的各个齿逐个扫描要4到30分钟。在双频加热中，旋转的工件装在心轴定心夹具上并被预热。然后一个快速“脉冲”完成最佳的最后加热。再以后该工件转到进行水基的淬火，整个处理过程约为15到30秒。双频法在齿轮淬火的各种方法中的独特之处是它可以让互相对立的规范同时存在。这就是说，在给定的表面深度要求和变形限制的情况下，在常规的淬火方法中一种要求往往会损害另一种要求。由于双频淬火只把必要的热量加到部件中(常规感应加热所用能量的1/2到1/10)，表面深度的要求和几何外形规范两者都可以准确地得到满足。

任何一种感应加热工艺，不论是双频的或者是单频的，也不论部件的类型和它的材料，部件的特性决定了感应加热线圈的最优设计，也规定了最合适的机器设置值。只有在恰当地设计的线圈和合适的机器设置的情况下，才有可能达到从耐受磨损和负载的观点来看是最合适的轮廓和表面淬火的规范，而同时仍保持部件的总体强度、材料的延展性和部件的规范要求。通常是由于齿的断裂或齿轮本体的破损过于脆硬的齿轮将过早地失效。

一般地和感应淬火有关的其它已知的专利包括下列各项：

专利号       专利权人     颁布日期

4,749,834    Mucha等    1988年6月7日

4,757,170    Mucha等    1988年7月12日

4,785,147    Mucha等    1988年11月15日

4,855,551    Mucha等    1989年8月8日

4,855,556    Mucha等    1989年8月8日

美国专利4,749,834号公开了一种一般说来是园的带齿的工件的径向朝外的外部表面的淬火方法，这种工件能以一般与向外的外表面同心的轴为中心而旋转，并且这些表面的末端在工件的齿尖处定义一个外部园。这个工件典型情况下是个齿轮，并且在示于各附图中它是一种均匀齿廓的齿轮。

美国专利4,757,170号公开了用于逐步对一个外表面一般为与中心轴同心的柱状的细长工件进行淬火的方法和装置，包括提供相隔很近的第一和第二感应加热线圈，每个线圈都有接受工件的开口，这种开口一般都和工件的轴同心。注意到图1所示的齿条齿轮的驱动机构可以知道这是一种扫描类型，同时也要注意到图示的工件是一个有均匀齿的齿轮。

美国专利4,785,147号公开了用于对齿轮的面向外的齿表面进行淬火的设备，它是前一个申请的后续申请，前一申请现在已是美国专利第4,749,834号，这个公开本身及其有关部分可认为是相同的。

美国专利4,855,551号公开了对齿轮的面向外的齿表面进行淬火的方法和装置。这个专利是现已成为美国专利4,785,147号的前一申请的后续申请，因此它的公开和该列出的在先申请是可相比拟的。

美国专利4,855,556号公开了一种逐步对细长工作进行淬火的方法和装置，这种工件有一个一般为柱状且和中心轴同心的外部表面。这个专利是前一个美国专利4,757,170号的后续申请，因此它的公开与在先的公开相对应。

可以相信，上述5个参考的每一个无论如何都和非均匀几何形状的齿轮齿的感应淬火并不相关，这种非均匀齿指的是齿的质量从齿根到齿尖是变化的。因此，可以相信，这5个参考和本发明即使有相关之处也是极为有限的。

传统上，对于很大范围的不同部件都用一个固定的线圈的设计，而且机器的设置是建立在感应机操作人员的“最佳猜测”的基础上的。通过把线圈固定，这一个变量就被消除，操作员企图通过试凑过程来调整到最后可接受的部件。操作人员经验越丰富，他处理过的部件的量和种类就越多，从而达到从这些经历中吸取经验，而更接近一个可接受的部件，但这只能是在反复尝试之后才能达到。

由于这一整个方法是不科学的，人们所能希望的是达到一个可接受的部件而不是一个最优的部件。这个问题在把感应加热应用到像齿轮这样的形状不规则的情况时就更严重。在此以前，没有人尝试过去试验和导出一组方程式来精确地确定用于某个给定部件的最佳线圈规范和感应机的设置，而且它是可重复的，对各个部件都一样，而不管其尺寸、外形、材料和其它特性怎样。相反，根据一般的部件尺寸选择线圈的粗略的参数，然后调整机器的参数直到各个变量的组合接近于可以被接受的某种程度。

为了避免线圈规范和机器设置的不确定性，同时为了使感应淬火能在精确和最优状态下进行而不管机器部件及零件的类型或部件几何形状和特性如何，本发明人提出过一种发明，该发明已在美国专利4,845,328号中公开并提出权利要求，这个专利也在此作了表述以便使它的公开具有完整性。专利4,845,328公开了感应淬火的一种机器结构和方法，它利用一系列公式来确定线圈规范和机器设置，这些公式是以零部件的尺寸和特性为根据的。根据个别的部件的特性来科学地计算独特的线圈的规范和机器的变量(设置值)，这种过程可以在对部件进行感应淬火时以有秩序和可重复的方式来得到所预测而一致的结果。

以前，任何可以进行的计算在最好的情况下也只是初步的，它只是以表面积和穿透深度为基础。专利4,845,328号的一系列公式允许使线圈和机器变量得到科学地设置而不是根据猜测法，并且没有必要的试凑法也可被消除，同时还改进了部件的质量使它从仅仅是可接受或可容许的水平提高到最优水平。

更具体地说，专利4,845,328号集中在并行轴齿轮系的感应淬火用的公式和解决方法上。在给定的应用中齿的尺寸不变的条件下，这些公式可产生对完整的加热参数的解。其它类型或其它外形的齿轮，像十字交叉轴、交叉轴和非交叉轴(准双曲面)齿轮都没有恒定的齿尺寸因而并不遵循这些公式。

在本发明人的前面专利中，数学算法使用了诸如径节这样的一些齿轮参数。其过程也有赖于每个齿从齿根到齿尖的尺寸均匀性。工件在感应线圈中的定位和从内径到外径横跨和纵跨工件的加热格局的均匀性反映了齿尺寸均匀性的实际。虽然利用专利4,845,328号中上述发明的方法和机器来对平行轴齿轮系进行感应淬火是相当成功的，但是在十字交叉、交叉轴和非交叉轴的齿轮系中却因为齿轮的齿从齿尖到齿根的质量变化(增加)而发现会形成一种独特的情况。作为一个例子，准双曲面齿轮是经常能在后轮驱动或四轮驱动的汽车或卡车中找到的一种齿轮，它就具有非均匀的从根到尖的几何形状。除了对每个齿有螺旋型的曲率外，从齿尖到齿根对每个齿由内往外会有更多的质量。本发明人在1992年6月23日发布的授予斯托姆(Storm)等人的美国专利5,124,517号中提出了准双曲面齿轮的独特情况(也包括相关的十字交叉轴、交叉轴和非交叉轴齿轮系)。

也已经发现，某些生产上的考虑以及某些准双曲线齿轮的几何形状可能会提出一种不同的感应线圈的设计和稍微不同的线圈相对于齿轮的定位。例如，当齿轮的齿面角(或齿锥)比正常的较小时，则以中心对准套在工件外的锥形感应线圈要比置成一定倾斜角度的圆柱形感应线圈更为适宜。对于大型齿轮和大批量生产时用一个有固定倾斜角的线圈比起用线圈所带的可变机械安装件以便把感应线圈以所需的相对于工件的齿表面倾斜角度固定住要更为有利。不论是特定的线圈设计或几何形状或相对于工件的定位，本发明的目的是设计线圈的外形使得磁耦合因而也使热量在齿轮的金属质量更大的齿根部分要比齿轮的金属质量较少的齿尖部分更高。

                发明概要

一台用于对十字交叉轴、交叉轴和非交叉轴的齿轮进行外形淬火的感应淬火机，按照本发明的一种实施例，包括一个工作台支架，该支架具有设计成并安装用于接受一个待感应淬火的齿轮的支持设施并且还包括一个固定在支持设施上的可旋转传动的转轴，传动轴有一个旋转的几何轴线，还包括一个具有大体上是锥形的、面对齿轮的表面和一个几何轴中心线的高频感应线圈，这个线圈位于工作台支架的上面并且是这样定向的，即要使轴向中心线一般地和传动转轴的旋转几何轴线相重合，还包括通电设施，它在电气上连接到高频感应线圈以便对线圈通电。

本发明的一个目的是提供一种对十字交叉轴、交叉轴和非交叉轴的齿轮的改进了的感应淬火的方法。

本发明的有关的目的和优点将从下面的说明中变得更明显。

                插图的简单说明

图1是一台按照本发明的典型实施例的感应淬火机的主要部件的方块图，该机用于对齿轮进行感应淬火。

图2是图1的感应淬火机的工件台部分的前立面图。

图2A是一个图解式的前立面图，说明线圈相对于齿轮齿的顶表面角的倾斜角。

图3是一个图解式的前立面图，说明感应线圈相对于齿轮的偏移量。

图4是一个图解式的顶面视图，表明感应线圈相对于齿轮的偏移量。

图5是一个图3的线圈的全断面的部分图解示意图。

图6是按照本发明的另外一种用于小齿轮的感应淬火线圈的前立面图。

图7是按照本发明的一种实施例的另外一种定位于齿轮之上的线圈设计的全断面的前立面图。

                  优选实施例的说明

为了促进对本发明的原理的理解这个目的，下面将参考在附图中说明的实施例并且用专门的语言来说明这个发明。但是应该理解这里并不想由此而对发明的范围加上限制，对所说明的设备的这样一些改变和进一步的修正，和在这里所说明的对本发明的一些原理的进一步应用对于熟悉与本发明相关的技术的人来说预料都是会正常地做到的。

参看图1，这是一台用于十字交叉轴、交叉轴和非交叉轴的齿轮系(如准双曲面齿轮)的感应淬火机20的主要部件和连接的示意性或图解性的方块图。今后在文中凡涉及准双曲面齿轮时都是指本发明所针对的三种齿轮系中仅代表其中一种的例子。通过这一单独的代表性的例子并不意味着对本发明的更广泛的范围及其可应用性有什么限制。机器20包括一个可编程逻辑控制(PLC)单元21，高频(R.F.)发生器22和工作台23。PLC由一台计算机24和磁盘驱动器25装置所驱动，其连接及信息的传递如图所示的那样。数据的输入也可以由块24a所提供，这可以是例如一个人工的数据输入设备，这个数据输入可以是磁盘驱动器数据的补充，也可以取代磁盘驱动器输入。连接到工作台上的虚线的方块是想要说明工作台结构形式和位于工作台上的部件。如所指出的那样，工作台包括感应线圈26、准双曲面齿轮(工件)27、支持板28、传动转轴29和驱动电机30(见图2)。

发生器控制线路的一种可选方案由方块210所表示，这是根据1990年8月6日提交的美国专利申请序号563,398的公开内容而构造的。这个专利申请是为了它公开的完整性而作为参考包括在此的。如图所示，发生器控制线路从计算机24接收一个信号输入。

如图2所示，在优选实施例中工件是一个准双曲面齿轮27，它位于支持板28上。转轴29的中心和支持板28的中心在其下面连接在一起并直接连接到旋转的驱动电机30上。准双曲面齿轮27含有一个在其基本上是平的底部面上预先钻好的孔。齿轮27有一个顶部表面27a，在安装在板28上时它基本上是平的，表面27a相当于齿轮尖的最里边的部分。作为支持板28的一个部分安装着一个坚固而固定的定位销28a，它从顶部表面31垂直向上延伸。通过把定位销放到预先钻好的孔中齿轮就牢固地安装在支持板上。当给旋转驱动电机30通电时，它就使转轴以高速旋转，转轴则又使支持板和准双曲面齿轮转动。旋转速度约为900-1800转/分。旋转驱动电机30的合适部件是Setco底部驱动，型号SPL 6100.5-18M。

传给准双曲面齿轮工件的旋转运动是设计感应淬火机20的一个特点，其作用是使任何微小的位置变化平均化。感应淬火机20的另一个特色是感应线圈相对于准双曲面齿轮27的定位。如图2、2A和3所示，齿轮27的顶部表面27a和支持板28的顶部表面一样基本上是水平的。不过，齿轮27有一个齿面角，这个角沿着线27b(见图2A)建立起齿表面的斜度，因此，只有齿轮齿的上部和最内部的边缘是接触或建立顶部表面27a的。如在这里所用的，齿面角是线27b和垂直中心线27c之间的锐夹角。园锥角是等于齿面角的，它是线27b和垂直中心线27d的夹角。在图2A的安排中，如同说明的那样，线圈的安放有一个角度且和工件(齿轮)是成偏心的。这使得对齿的加热仅发生在齿轮的一小部分上。因此，高速旋转是很有必要的以便使整个齿轮加热均匀。由于通过线圈的磁耦合只是发生在齿轮的一个部分，所以可用这种方式进行感应淬火的齿轮尺寸是有限的，如果人们希望得到近乎最优感应淬火的结果的话。

倾斜角θ(theta)在线圈离得最近的一边使感应线圈更靠近齿轮的根部而远离它的齿尖。这会建立起一个锐角α(alpha)，这个角是由线圈的下部表面26a和齿轮齿的表面所确定的，齿轮齿的表面确定了齿轮面的园锥角并且它是和线27b重合的。齿根表示齿轮齿中有较大质量的部分，感应加热由于线圈的邻近效应而从这一点开始。随着线圈另外也对齿尖加热而同时又继续对齿根加热，齿根的热量也传到了齿尖。如果线圈不是以某个角度放置，则在质量较大的齿根仍在加热到所需的温度的过程中时齿尖部分就已变得过热。α角实际上是由选择θ角而建立的，它应该选择得使磁耦合，也就是热，在金属质量较大的根部要比在金属质量较小的齿尖部更高。

若干个齿轮几何因素都可能对α角的最佳斜度产生影响。这些因素可以包括，举例来说，齿轮的园锥角和齿轮的螺旋角，但最终因素是从齿根到齿尖的齿的质量的变化率，这确定了倾斜角和α角。图2的重点更多的在于定位和支持的机械部分而图2A和3则着重于定位的几何布置及其关系。

在图2A和图4中线圈26相对于齿轮27的偏移作了表示。少量的偏移和齿轮的高速旋转相结合提供了感应加热过程的均匀性并保证了每个齿的整体在感应过程中会被正确地加热。感应线圈26和准双曲面齿轮表面之间的间隙范围是：在齿轮的根部约为0.10英寸而在齿轮的齿尖部约为0.90英寸。感应线圈26具有基本上为柱状园环的外形并且于准双曲面齿轮27的中心线是斜放的或有偏移。图2A的前立面视图和图4的顶平面视图图解地表示了这种偏向中心的一侧。

淬火部件35牢固地安装在感应线圈26上，这个组合用延伸臂32和支持夹具33被牢固地装在支持柱34上。延伸臂32作为感应线圈的延伸牢固地与它相连并固定在夹具33上以便使线圈相对于准双曲面齿轮27能以所要求的位置和斜角而取向。塑料环35a固定在L形支架35b上，后者则又固定在夹具33上。这个环为线圈和淬火部件的组合提供外加的坚固性。当准双曲面齿轮正确定位且用销钉固定于支持板28上，同时感应线圈26牢固地夹持到位并置于固定方向和倾斜角时，感应淬火过程就已准备好可以进行了。

感应淬火过程的第一步是给驱动电机30通电以便起动准双曲面齿轮27的高速旋转。作为一个相对数字的例子，齿轮为一定尺寸，发生器为千瓦级，这时的旋转速度是900和1800转/分。对这个例子齿轮的感应线圈26的加热由高频发生器22给出4个高频低功率脉冲开始。发生器22是一台工作在230到280千赫的650千瓦的机组。4个低功率脉冲运行在额定功率650千瓦的30％的水平。第一个脉冲的持续时间为4秒钟然后在第一和第二个脉冲之间有2秒钟的停顿。第二个脉冲持续时间为5秒然后在第二和第三个脉冲之间有第二个2秒的停顿。第三和第四个脉冲每个都是6秒钟持续时间，中间有第三个2秒钟时间的间隔。

在4个低功率脉冲之后，在作为最后的加热脉冲的单个高功率脉冲发出之前有一个8秒钟的停顿。这个最后加热脉冲的功率水平设置成高频发生器额定功率650千瓦的79％。这个最后脉冲的持续时间约为2.65秒，在它之后立即跟随着(无停顿或延迟)淬火的起动。

淬火液是由淬火液供应系统(淬火部件35)送到准双曲面齿轮27上的，这个系统和感应线圈一起工作。淬火部件35和感应线圈安装在一起，有一部分淬火部件位于线圈上面，它的一个园顶部分则通过线圈的中心而延伸。4个液体管接头37安装在淬火部件35的顶部的集流腔38上。内部通道使淬火液通过这4个管接头流到部件的园顶部分，那里有一系列的液体出口(小孔)，它们直接位于并且指向准双曲面齿轮27的齿面。通过淬火部件35的园顶部分36可以做到完全和迅速的淬火。这个园顶部分具有园形和倾斜角能把一系列液体出口导向齿轮齿的所有表面。虽然园顶部分相对于齿轮也放置成一个角度，但是齿轮的低速旋转使得既使在淬火周期时也能向所有的齿轮齿提供淬火均匀性。

4个液体供应软管39把淬火桶40(见图1)和管接头37相连。这4根供液软管每根都是1英寸的管子，淬火桶的容量为150加仑。适合于这一应用的淬火剂是E.F.Houghton 364水质淬火液，这是5到10％的乙二醇溶液。

在整个低功率加热和高功率加热过程中准双曲面齿轮的相对于感应线圈的垂直位置保持不变。在淬火阶段准双曲面齿轮可能有少量的相对于感应线圈的垂直轴线的移动。当淬火阶段完成时，部件就被从支持板上取下，机器被复位并准备下一个准双曲面齿轮的处理。PLC(可编程逻辑控制)单元21控制高频发生器22和淬火液供应和排放时间。有一个控制台提供所有需要的操作员控制和PLC单元运行中所需的数据输入，不过在计算机控制时操作员的介入可保持到最低程度。PLC单元控制所需的功率脉冲的提供、功率电平和持续时间。低功率脉冲的数量是根据齿轮参数由操作员通过控制台或由计算机程序选择的以便控制感应线圈的输出。

参考图5，那里显示了感应线圈26一侧的截面图。线图26总体上说是园柱形的，但含有一个带角度的上表面50和在下面52上的台阶状表面51。磁通集中器层53位于线圈26的带角度的上表面50处，同时也处于外表面54和内表面55上。这个磁通集中器是由悬浮在塑料中的铁粉制成的。

参考图6，这里表示另一种感应线圈60和小齿轮61。小齿轮的情形与图2和图3中的大环状齿轮不同，从齿的一端到另一端质量是变化的，这些不均匀的齿备边向下延伸至相对端，跨过齿顶面。因此，对于这种小齿轮感应线圈需要围绕着齿轮而不是在齿轮的上部。

小齿轮61具有带曲线(螺旋线)的齿62，齿的质量从齿尖(顶部)向齿根(基部)增加。因此，按照本发明感应线圈60的内表面65是带斜坡的，使得线圈更靠近在齿根部的齿轮齿质量较大处而在齿尖处则离得更远。小齿轮61以高速旋转，线圈的高速延伸到齿轮的全部高度。图1中的结构的其余部分的设计和运行也适用于图6中的线圈和齿轮的布置，其方式方法则和图2的布置实际上相同。图2和图6的方案之间的仅有的真正差别除了感应线圈的型式和放置外就在于淬火部件相对于线圈的定位。由于在图6的布置中小齿轮位于线圈之内，所以淬火部件必须在小齿轮之上并围绕着它放置，而让液体出口对准齿。

参考前面关于图2A的讨论，现在考虑图7，它表示线圈70和工件之间的另外一种位置关系，在目前情况下工件仍然是准双曲面齿轮27。在本发明的这个实施例中线圈70有一个大体上是园锥形的下部表面71，其位置大体上和齿轮27同心。图中示出的有标志的中心线70a是想要表明齿轮的和线圈的几何和轴心中心线。α角仍和图2A一样被维持不变以便改变磁耦合并在齿根部72产生更多的热，因为在根部比起齿轮的齿尖73其金属质量更大。但是，在线圈70为大体上园锥形和同心取向的情况下，除了靠近线圈引线的很小一部分外，加热发生在围绕整个齿轮上。在图7的实施例中可以用较低的转速，并且可以对较大的齿轮进行感应淬火(热处理)，因为磁耦合实际上是围绕着整个齿轮表面的。

在实施例图2A和实施例图7之间，人们可能更优先把图2A的方案用于实验室和部件的小批量生产上，因为它的α角可以很方便地改变。这从图2的机械结构中可以很清楚地看到，这一个结构使用延伸臂32和夹具33以便把线圈26通过淬火组件35固定在支持柱34上。

当有大量的部件要处理时，例如生产线上的数量，则图7的实施例可能更为优越，因为一旦按α角制造好并固定于线圈的园锥形式后，这个角将固定而不再变化。因此，α角不会因操作人员的粗心大意而被改变或不当心被撞击而错位。图7的实施例还提供更高效的磁耦合因而对大型齿轮更适合。，虽然下述这不一定是个缺点，图7的实施例对每一个要求不同的α角的情况需要有一个新的线圈，因此也就失去了让操作人员改变α角的机械安装的自由度。

图7的实施例也可以认为在齿轮的面角为较小的情况下是更为优越的。随着面角增加由实验证明了图2、图2A和图3的线圈形状是更为优越的。对这两种实施例的可能的转折点是面角为30到35度之间。

如同已经解释和说明的那样，随着齿轮的每个齿的质量从齿根相对于齿尖的增加，图2、2A和3的线圈倾斜的设计是更优越的。当齿根和齿尖的质量表现出更大的均匀性时，图7的实施例更为适合。应该理解，当齿轮面角增加时，齿根相对于齿尖的质量也增加，因而也就有更大的需要把感应耦合集中到靠近根部的地方并把更大部分的热能聚焦或集中到该处，因为根据质量的相对差异它比齿尖需要更多的热量。

虽然本发明已在图中和前面的说明中作了详细的图示和描述，但它们只能认为是说明性的而在性质上并不是限制性的，应该理解，仅仅是优选实施例作了表示和说明，并且对本发明的所有在这一精神范围内的改变和修正都是希望得到保护的。

Claims (2)

1．用于对齿轮的表面淬火的一种感应淬火机，该齿轮具有一个基本上是平的后表面、多个齿轮齿，每个齿轮齿具有齿根部分和齿尖部分，并有一个确定一园锥角的上部齿轮齿表面，所述齿轮具有一个轴中心线，其特征在于感应淬火机包括：

具有接受所述的齿轮的支持设备的一个工作台支架并且还包括固定在该支持设备上的可旋转的驱动转轴，该和所述的可转动驱动转轴相连的轴驱动转轴用于转动所述驱动转轴，所述驱动转轴具有一个转动的几何轴线；

具有大体上为园锥形的面对齿轮的表面和一个园锥中心轴线的一个感应线圈，该感应线圈位于上述工作台支架的上面且其取向为使该园锥中心轴线大体上重合于上述齿轮轴向中心线，其中，感应线圈的面对齿轮的表面和所述齿轮的齿轮齿表面在其中限定一个锐角，以及通电装置在电气上与感应线圈连接，从而向感应线圈通电。

2．根据权利要求1所述的感应淬火机，其特征在于所述感应线圈是高频感应线圈。

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