CN114854974A - 一种齿轮感应淬火加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮感应淬火加工方法，加工步骤如下：(1)首先按照顺时针或逆时针方向对齿轮的每个齿槽依次进行编号，假设需要加工的齿轮的齿数为Z，则每个齿槽的编号依次为1#‑Z#；(2)将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔N个齿，N为大于3的奇数；(3)设置两组感应加热设备的起始位置；(4)启动加工，起始齿加工完成后，转盘带动齿轮向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/Z*2度角，开始逐个齿进行加工。本发明的齿轮感应淬火加工方法，实现了四个齿槽同时淬火加工，通过上述加工方法还能够确保齿轮的齿不会被重复淬火加工，极大地减少了加工用时，提高了加工效率，提高了产品的质量。

Description

一种齿轮感应淬火加工方法
技术领域
本发明涉及一种齿轮感应淬火加工方法，属于齿轮淬火加工技术领域。
背景技术
中频感应加热技术是利用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺，这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。
感应淬火技术是将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流-涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热，在加热层温度超过金属的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。
目前，公知的大型齿轮加工方法，是利用中频感应加热设备连接一个感应器，逐个对齿轮进行单齿淬火加工，淬火后的工件应及时回火，通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能，但是利用上述方式对大型齿轮进行淬火加工存在如下缺点：大型齿轮通常直径较大，导致齿数较多且齿高度较高，在单齿进行扫描感应加热时，时间会非常长，通常大于4小时，由于选择感应淬火工艺的钢材一般为高强度结构钢调质态，此类材料热处理后应力较大，淬回火时间间隔一般控制为4小时内，在用此种方法进行加工时，很容易导致先进行扫描感应加热的齿轮的单齿由于长时间没有回火去应力而产生了淬火裂纹，极大的增加了零件的报废率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的技术方案以改善或解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。
本发明提供了一种齿轮感应淬火加工方法，包括转盘，还包括设置在所述转盘上方的第一组感应加热设备和第二组感应加热设备，所述第一组感应加热设备包括第一感应器和第二感应器，所述第二组感应加热设备包括第三感应器和第四感应器，加工步骤如下：
(1)首先按照顺时针或逆时针方向对齿轮的每个齿槽依次进行编号，假设需要加工的齿轮的齿数为Z，则每个齿槽的编号为1#-Z#；
(2)将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔N个齿，进一步的，N为大于3的奇数；
(3)设置两组感应加热设备的起始位置，
若Z为奇数，则第一感应器的起始位置位于1#齿槽内，第二感应器的起始位置位于(1+N)#齿槽内，第三感应器的起始位置位于(Z+1)/2#齿槽内，第四感应器的起始位置位于(Z+1)/2+N#齿槽内；
若Z为偶数，则第一感应器的起始位置位于1#齿槽内，第二感应器的起始位置位于(1+N)#齿槽内，第三感应器的起始位置位于Z/2#齿槽内，第四感应器的起始位置位于Z/2+N#齿槽内；
(4)启动加工，起始齿加工完成后，转盘带动齿轮向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/Z*2度角，开始逐个齿进行加工。每次旋转360/Z*2度角，能够保证感应器隔槽加工，避免同一齿被连续加工。
进一步的，计算Z除以4的余数,根据余数的大小设置四个感应器停止工作的时机。
进一步的，若Z除以4余0时，当四个感应器在Z-(2N+2)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在(N+1)个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在1个齿槽内加工后停止。
进一步的，若Z除以4余1时，当四个感应器在Z-(2N-1)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第二感应器再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第三感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第四感应器立即停止。
进一步的，若Z除以4余2时，当四个感应器在Z-2个齿槽内加工完成后，第一感应器立即停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在1个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在1个齿槽内加工后停止。
进一步的，若Z除以4余3时，当四个感应器加在Z-(2N+1)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止。
进一步的，所述第一感应器和第二感应器之间的距离能够调整，所述第三感应器和第四感应器之间的间距能够调整。能够加工不同型号的齿轮，适应不同齿轮之间齿距的变化。
进一步的，所述第一感应器、第二感应器、所述第三感应器和第四感应器均能够在横向和纵向移动。四个感应器在齿槽内上下移动对其各自所在的齿槽两侧的单齿进行均匀的感应加热，并且当需要旋转齿轮时，四个感应器向上或向下移动，避免感应器对齿轮的旋转造成干涉。
本发明的有益效果是：
1、通过本发明的齿轮感应淬火加工方法，实现了四个齿槽同时淬火加工，通过上述加工方法还能够确保齿轮的齿不会被重复淬火加工，极大地减少了加工用时，提高了加工效率，避免了因淬火后的单齿未及时回火造成的延时裂纹，提高了产品的质量。
2、本发明两个感应器之间的间距设置为间隔N个齿，是因为由于感应器需要极高的功率及磁感应强度，所以感应器本身的尺寸非常大，一般一组感应加热设备重达几吨，故同组感应器之间的间距不能紧挨着两个单齿；
3、本发明的转盘带动齿轮向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/Z*2度角，且N为大于3的奇数，能够保证隔齿加工，避免连续加工使齿形变形。
附图说明
图1为本发明的齿轮编号示意图；
图2为本发明的齿轮感应淬火加工设备的等轴测视图；
图3为本发明的齿轮感应淬火加工设备的正视图；
图4为本发明的具体实施例一的每个感应器对应加工的齿槽编号示意表；
图5为本发明的具体实施例一的反例示意表；
图6为本发明的具体实施例二的每个感应器对应加工的齿槽编号示意表；
图中，1、龙门架；2、转盘；3、齿轮；4、第一组感应加热设备；401、第一感应器；402、第二感应器；5、第二组感应加热设备；501、第三感应器；502、第四感应器。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种齿轮感应淬火加工方法，使用的加工装置包括转盘2、设置在所述转盘2上方的第一组感应加热设备4和第二组感应加热设备5，所述第一组感应加热设备4包括第一感应器401和第二感应器402，所述第二组感应加热设备5包括第三感应器501和第四感应器502，该方法的加工步骤如下：
(1)首先按照顺时针或逆时针方向对齿轮的每个齿槽依次进行编号，假设需要加工的齿轮3的齿数为Z，则每个齿槽的编号依次为1#-Z#；
(2)将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔N个齿，N为大于3的奇数；将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距N设置为大于3的奇数能够保证隔齿加工，避免某些齿存在连续加工的情况出现。
(3)设置两组感应加热设备的起始位置，其中：
若Z为奇数，则第一感应器401的起始位置位于1号齿槽，第二感应器402的起始位置位于1+N号齿槽内，第三感应器501的起始位置位于(Z+1)/2号齿槽，第四感应器402的起始位置位于(Z+1)/2+N号齿槽内；
若Z为偶数，则第一感应器401的起始位置位于1号齿槽，第二感应402的起始位置位于1+N号齿槽内，第三感应器501的起始位置位于Z/2号齿槽，第四感应器502的起始位置位于Z/2+N号齿槽内；
(4)启动加工，起始齿加工完成后，转盘2带动齿轮3向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/Z*2度角，开始逐个齿槽进行加工。
其中，计算Z除以4的余数,根据余数的大小设置四个感应器停止工作的时机。
若Z除以4余0时，当四个感应器在Z-(2N+2)个齿槽内加工完成后，第一感应器401再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器402立即停止，第三感应器501再继续在(N+1)个齿槽内加工后停止，第四感应器502再继续在1个齿槽内加工后停止。
若Z除以4余1时，当四个感应器在Z-(2N-1)个齿槽内加工完成后，第一感应器401再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第二感应器402再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第三感应器501再继续在N个齿槽内加工后停止，第四感应器502立即停止。
若Z除以4余2时，当四个感应器在Z-2个齿槽内加工完成后，第一感应器401立即停止，第二感应器402立即停止，第三感应器501再继续在1个齿槽内加工后停止，第四感应器502再继续在1个齿槽内加工后停止。
若Z除以4余3时，当四个感应器加在Z-(2N+1)个齿槽内加工完成后，第一感应器401再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器402立即停止，第三感应器501再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止，第四感应器502再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止。
所述第一感应器和第二感应器之间的距离能够调整，所述第三感应器和第四感应器之间的间距能够调整，从而能够加工不同型号的齿轮，适应不同齿轮之间齿距的变化。并且所述第一感应器、第二感应器、所述第三感应器和第四感应器均能够在横向和纵向移动。四个感应器在齿槽内上下移动对其各自所在的齿槽两侧的单齿进行均匀的感应加热，并且当需要旋转齿轮时，四个感应器向上或向下移动，避免感应器对齿轮的旋转造成干涉。
下面通过具体实例进行详细描述。
具体实施例一：
如图所示，一种齿轮感应淬火加工方法，包括转盘2，还包括通过龙门架1设置在所述转盘2上方的第一组感应加热设备4和第二组感应加热设备5，所述第一组感应加热设备4包括第一感应器401和第二感应器402，所述第二组感应加热设备5包括第三感应器501和第四感应器502，加工步骤如下：
(1)首先按照顺时针或逆时针方向对齿轮3的每个齿槽依次进行编号，假设需要加工的齿轮3的齿数为35，则每个齿槽的编号依次为1#-35#；所述齿轮3可以为内齿轮或外齿轮，在本实施例中所述齿轮3选用内齿轮。
(2)将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔5个齿；
(3)设置两组感应加热设备的起始位置，其中
因为齿轮3的总齿数35为奇数，则第一感应器401的起始位置位于1#齿槽，第二感应器402的起始位置位于6#齿槽内，第三感应器501的起始位置位于18#齿槽，第四感应器502的起始位置位于23#齿槽内；
(4)启动加工，起始齿加工完成后，转盘2带动齿轮3向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/35*2度角，即旋转两个齿距，开始逐个齿进行加工。
35除以4的余数为3,基于确定的第一、第二、第三和第四感应器的起始位置，当四个感应器在1#、3#、5#、7#、9#、11#、6#、8#、10#、12#、14#、16#、18#、20#、22#、24#、26#、28#、23#、25#、27#、29#、31#和33#齿槽内加工完成后，第一感应器401再继续在13#、15#、17#、19#和21#齿槽内加工后停止，第二感应器402则是立即停止，第三感应器501再继续在30#、32#和34#齿槽内加工后停止，第四感应器502再继续在35#、2#和4#共3个齿槽内加工后停止。
每个感应器对应加工的齿槽编号如图1所示，通过以上方式对具有35个单齿的齿轮3进行感应淬火加工，不会对齿轮3的同一齿进行重复加热，最大限度的提高了加工效率，并且能够保证隔齿加热，避免连续加工使齿形变形。
将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距N设置为大于3的奇数能够保证隔齿加工，避免某些齿存在连续加工的情况出现。相反地，若将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔3个齿，则每个感应器对应加工的单齿编号如图2所示，此时，在齿盘第一次旋转后，第一感应器401将要加工的3#齿槽与第二感应器402刚加工完成的4#齿槽挨着，3#齿槽和4#齿槽之间的单齿容易因连续加工而变形，第三感应器501将要加工的20#齿槽与第四感应器502刚加工完成的21#齿槽挨着，20#齿槽和21#齿槽之间的单齿容易因连续加工而变形；在齿盘第二次旋转后，第一感应器401将要加工的5#齿槽与第二感应器402刚加工完成的6#齿槽挨着，5#齿槽和6#齿槽之间的单齿容易因连续加工而变形，第三感应器501将要加工的22#齿槽与第四感应器502刚加工完成的23#齿槽挨着，22#齿槽和23#齿槽之间的单齿容易因连续加工而变形；同理，其它的单齿一样会有连续加工的情况。
具体实施例二：
区别于具体实施例一，需要加工的齿轮3的齿数为36，将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔5个齿；
36为偶数，则第一感应器401的起始位置位于1#齿槽，第二感应器402的起始位置位于6#齿槽内，第三感应器501的起始位置位于18#齿槽，第四感应器502的起始位置位于23#齿槽内。
36除以4的余数为0，如图3所示，基于确定的第一、第二、第三和第四感应器的起始位置，当四个感应器在1#、3#、5#、7#、9#、11#、6#、8#、10#、12#、14#、16#、18#、20#、22#、24#、26#、28#、23#、25#、27#、29#、31#和33#齿槽内加工完成后，第一感应器401再继续在13#、15#、17#、19#和21#齿槽内加工完成后停止，第二感应器402则是立即停止，第三感应器501再继续在30#、32#、34#、36#、2#和4#齿槽内加工完成后停止，第四感应器502再继续在35#齿槽内加工完成后停止。
通过本发明的齿轮感应淬火加工方法，实现了四个齿槽同时淬火加工，通过上述加工方法还能够确保齿轮3的齿不会被重复淬火加工，极大地减少了加工用时，提高了加工效率，避免了因淬火后的单齿未及时回火造成的延时裂纹，提高了产品的质量，并且能够保证隔齿加工，避免连续加工使齿形变形。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种齿轮感应淬火加工方法，包括转盘，其特征在于，还包括设置在所述转盘上方的第一组感应加热设备和第二组感应加热设备，所述第一组感应加热设备包括第一感应器和第二感应器，所述第二组感应加热设备包括第三感应器和第四感应器，加工步骤如下：
(1)首先按照顺时针或逆时针方向对齿轮的每个齿槽依次进行编号，假设需要加工的齿轮的齿数为Z，则每个齿槽的编号依次为1#-Z#；
(2)将每组感应加热设备中两个感应器之间的间距设置为间隔N个齿，N为大于3的奇数；
(3)设置两组感应加热设备的起始位置，
若Z为奇数，则第一感应器的起始位置位于1#齿槽内，第二感应器的起始位置位于(1+N)#齿槽内，第三感应器的起始位置位于(Z+1)/2#齿槽内，第四感应器的起始位置位于(Z+1)/2+N#齿槽内；
若Z为偶数，则第一感应器的起始位置位于1#齿槽内，第二感应器的起始位置位于(1+N)#齿槽内，第三感应器的起始位置位于Z/2#齿槽内，第四感应器的起始位置位于Z/2+N#齿槽内；
(4)启动加工，起始齿加工完成后，转盘带动齿轮向齿数排序方向的反方向进行旋转，每次旋转360/Z*2度角，开始逐个齿槽进行加工。
2.根据权利要求1所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，计算Z除以4的余数,根据余数的大小设置四个感应器停止工作的时机。
3.根据权利要求2所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，若Z除以4余0时，当四个感应器在Z-(2N+2)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在(N+1)个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在1个齿槽内加工后停止。
4.根据权利要求2所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，若Z除以4余1时，当四个感应器在Z-(2N-1)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第二感应器再继续在(N-1)/2个齿槽内加工后停止，第三感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第四感应器立即停止。
5.根据权利要求2所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，若Z除以4余2时，当四个感应器在Z-2个齿槽内加工完成后，第一感应器立即停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在1个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在1个齿槽内加工后停止。
6.根据权利要求2所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，若Z除以4余3时，当四个感应器加在Z-(2N+1)个齿槽内加工完成后，第一感应器再继续在N个齿槽内加工后停止，第二感应器立即停止，第三感应器再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止，第四感应器再继续在(N+1)/2个齿槽内加工后停止。
7.根据权利要求1所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，所述第一感应器和第二感应器之间的距离能够调整，所述第三感应器和第四感应器之间的间距能够调整。
8.根据权利要求1所述的齿轮感应淬火加工方法，其特征在于，所述第一感应器、第二感应器、所述第三感应器和第四感应器均能够在横向和纵向移动。
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