專利名稱：用于加熱工件的方法和對(duì)應(yīng)的工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在權(quán)利要求1的前序部分中限定的方法，并涉及根據(jù)權(quán)利要求7的前序部分的感應(yīng)加熱工具。
背景技術(shù)：
感應(yīng)加熱基于變化的磁場(chǎng)，該變化的磁場(chǎng)在待加熱的工件中感應(yīng)出渦流，該渦流相應(yīng)地加熱工件。傳統(tǒng)上，變化的磁場(chǎng)由電磁體提供，該電磁體環(huán)繞待加熱的工件并在適當(dāng)?shù)念l率下聯(lián)接到交流電源上。然而，用于感應(yīng)加熱的變化的磁場(chǎng)也可由機(jī)械運(yùn)動(dòng)提供，從而磁場(chǎng)的強(qiáng)度不可變。 在該情況下，主要是磁場(chǎng)向量的方向而不是磁場(chǎng)向量的強(qiáng)度變化。如果適當(dāng)?shù)挠来朋w結(jié)構(gòu)在感應(yīng)工件附件旋轉(zhuǎn)，則工件“意識(shí)到”變化的磁場(chǎng)，并且在該變化的磁場(chǎng)中感應(yīng)出渦流，從而強(qiáng)烈地加熱工件。在機(jī)械工程工業(yè)中，經(jīng)常制造必須用熱進(jìn)行處理(例如感應(yīng)硬化)的零件。為了熱處理，將工件從機(jī)床(例如銑床或車床)上卸下，在別處執(zhí)行熱處理。然而，所需的感應(yīng)加熱器非常昂貴，因此，通常，熱處理服務(wù)從分包商那里購(gòu)買，即，為了進(jìn)行處理，將工件打包并傳輸甚至很長(zhǎng)的距離。通常，不是整個(gè)工件，而是僅一部分工件被硬化。作為示例可提及嵌齒輪，其中僅輪齒及其可能的僅一些特定區(qū)域被硬化。硬化經(jīng)常在加工的特定步驟中進(jìn)行，即，在硬化之后，工件必須精確地重新定位在機(jī)床中。因此，硬化導(dǎo)致對(duì)工件的許多單獨(dú)的工作步驟、加工中的中斷以及延遲，這些當(dāng)然增加工件的制造成本和制造時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于消除上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。特別是，本發(fā)明的目的在于公開一種新的加工方法和待使用在該方法中的工具，通過(guò)該方法，可與工件的加工關(guān)聯(lián)地執(zhí)行硬化，而無(wú)需將工件從機(jī)床上卸下。本發(fā)明涉及用于加熱、例如硬化、金屬工件的方法。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將包括永磁體結(jié)構(gòu)的感應(yīng)加熱工具附接到機(jī)床上，并通過(guò)使待加熱的金屬工件和感應(yīng)加熱工具以適當(dāng)?shù)木嚯x相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)，在機(jī)床中加熱該金屬工件。因此，在工件中感應(yīng)出加熱渦流，其中加熱所需的能量?jī)H僅從機(jī)床的馬達(dá)中獲得。這樣，不需要單獨(dú)的感應(yīng)加熱器電源。此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，功率調(diào)節(jié)非常簡(jiǎn)單。這僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的工件的旋轉(zhuǎn)速度或相互間距離即可實(shí)現(xiàn)。在該方法中，加工中心或絞孔機(jī)可用作所述機(jī)床，在該情況下，感應(yīng)加熱工具在該機(jī)床的心軸上、在工件中的待加熱的區(qū)域附近旋轉(zhuǎn)。此外，車床可用作所述機(jī)床，在該情況下，至少待加熱的工件旋轉(zhuǎn)。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，所使用的機(jī)床為銑床或鉆床，其中感應(yīng)加熱工具在心軸上、在工件中的待加熱的區(qū)域附近旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明中優(yōu)選地，加熱工件所用的功率通過(guò)從機(jī)床的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)功率中減去馬達(dá)的空載功率而測(cè)量出。這樣，加熱功率或由工件獲得的溫度不必單獨(dú)測(cè)量，而是，工件的準(zhǔn)確且精確的加熱純粹通過(guò)測(cè)量馬達(dá)功率而實(shí)現(xiàn)。甚至可以不執(zhí)行加熱工件的單獨(dú)的工作步驟；取而代之的是，金屬工件通過(guò)與碎屑移除相同的機(jī)床并在與碎屑移除相同的操作中加熱。而且，本發(fā)明涉及一種用于在機(jī)床中加熱(例如硬化)金屬工件或其一部分的感應(yīng)加熱工具。根據(jù)本發(fā)明，該工具包括用于將該感應(yīng)加熱工具附接到機(jī)床上的心軸和附接到該心軸上的永磁體，其中在工件中感應(yīng)出的加熱渦流的能量從機(jī)床的馬達(dá)獲得。優(yōu)選地，一由磁性材料制成的結(jié)構(gòu)與永磁體連接，該結(jié)構(gòu)以工件的形狀和加熱功率的最佳傳輸所需的方式成形。換言之，其優(yōu)選成形在外表面上，以對(duì)應(yīng)于待加熱的表面的形狀，從而磁體的形狀包括簡(jiǎn)單的基本形狀。由磁性材料制成的結(jié)構(gòu)主要包括鐵或其他適當(dāng)?shù)慕饘倩蚝辖?。用于硬化金屬工件的溫度通常?00°C的量階。同時(shí)，永磁體材料的磁性性質(zhì)不能抵抗超過(guò)200°C的溫度。因此，優(yōu)選地，整個(gè)磁體或工具的鐵部件或這二者都設(shè)有適當(dāng)?shù)睦鋮s成形件，例如翅片、翼片或等同的通道。這些成形件能夠冷卻流動(dòng)，該流動(dòng)可為待引導(dǎo)到工具或工具周圍的空氣、氣體或液體流。另一可能性在于一實(shí)施例，其中工具的永磁體工件封裝在弱導(dǎo)熱的殼體中。然而，該殼體由基本上不會(huì)使待硬化的工件中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變?nèi)醯牟牧现瞥?。例如，適當(dāng)?shù)奶沾刹牧峡煽紤]作為這種材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，重大優(yōu)點(diǎn)通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的加熱方法和工具實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明簡(jiǎn)單且快速地提供用于部分地或整個(gè)地加熱、硬化或其他熱處理與工件的加工關(guān)聯(lián)的金屬工件。由于所需的能量從機(jī)床自身的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)中獲得，因此不需要用于加熱的單獨(dú)的能量源。 這樣，通過(guò)本發(fā)明，在裝置成本方面和在處理步驟和處理時(shí)間方面都得到重大節(jié)省。


下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)工具；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二工具；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第三工具；圖4示出圖2的工具的使用；圖5示意性地示出工具中的磁體的數(shù)量；圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)工具；圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一工具；圖8示意性地示出由根據(jù)本發(fā)明的工具加熱一平面；圖9示意性地示出用于加熱一平面的另一實(shí)施例；并且圖10示出根據(jù)本發(fā)明的工具中的磁場(chǎng)的方向。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的工具1包括心軸5，通過(guò)該心軸，該工具可附接到使用該工具的機(jī)床上，例如磨床或車床。附接到心軸上的是圓筒形永磁體6。在圖2的對(duì)應(yīng)的實(shí)施例中，工具2包括附接到心軸5上的兩個(gè)圓形和盤形的磁體6或設(shè)有磁體的金屬片。這些片彼此間隔開適當(dāng)距離，從而在這些片之間保持適當(dāng)尺寸的開口，用于待硬化的金屬工件或待硬化的金屬工件的一部分。圖3示出第三實(shí)施例，其中工具3僅僅包括附接到心軸5上的具有磁性性質(zhì)的一個(gè)圓形片6。所有三個(gè)工具以相似的方式使用，即，旋轉(zhuǎn)工具以另一方式放置為盡可能接近于待硬化或加熱的金屬工件，而不是與該金屬工件接觸。這樣，旋轉(zhuǎn)磁體在工件中感應(yīng)出渦流，該渦流強(qiáng)烈地加熱工件。用于使磁體旋轉(zhuǎn)的能量從機(jī)床的使該磁體旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)獲得，并且其如同熱一樣幾乎完全傳輸?shù)浇饘俟ぜ?。圖4例示出圖2的工具在硬化嵌齒輪9的輪齒時(shí)的使用。在工具2中，兩個(gè)磁性圓片彼此間隔開與輪齒的厚度相等的距離，并且其內(nèi)表面的形狀對(duì)應(yīng)于輪齒、略微傾斜，從而該工具可放置在距輪齒的表面一精確的近的距離處。通過(guò)使工具旋轉(zhuǎn)并使工具沿輪齒的長(zhǎng)度方向從一個(gè)邊緣移動(dòng)到另一邊緣，輪齒可容易且快速地加熱到希望的硬化熱。這樣，嵌齒輪可通過(guò)單一附接的與其加工關(guān)聯(lián)的工件而硬化。而且，加熱功率可通過(guò)改變磁體的旋轉(zhuǎn)速度或磁體與工件之間的距離而容易地調(diào)節(jié)。由圖5的示意圖可知，一個(gè)或多個(gè)永磁體可使用在工具中，從而，當(dāng)工具旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在工具外部靜止的待加熱的工件意識(shí)到變化的磁場(chǎng)。圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明的工具，顯示永磁體可沿任意方向磁化，從而在工具的外部形成強(qiáng)烈的磁場(chǎng)。在圖6中，在工具中，通過(guò)其精確的外邊緣，磁體8位于圓片4的平坦表面上，即，磁化方向?yàn)楣ぞ咧械妮S向。在圖7中，磁體9位于圓片7的外邊緣上，即位于其圓周上，從而磁化方向?yàn)楣ぞ咧械膹较颉＿€繪制于圖7中的下面的圖中的是可替代實(shí)施例， 其中永磁體封裝在弱導(dǎo)熱的陶瓷殼體17中。該殼體防止過(guò)量地加熱磁體，但基本上不影響系統(tǒng)的磁性性質(zhì)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的用于在磨床中加熱平坦工件的工具實(shí)施例。該工具包括用于沿待加熱的平面10的方向旋轉(zhuǎn)的心軸11，并設(shè)有橫向的圓形和盤形的主體12，該主體具有提供在其周界上的磁體13。工具越接近于平面而不是與該平面接觸地旋轉(zhuǎn)，在平面中感應(yīng)出的加熱渦流越強(qiáng)。圖9示出對(duì)應(yīng)于圖8的實(shí)施例，其中工具的軸線傾斜，即相對(duì)于待加熱的平面傾斜 45°的角度。圖10示出本發(fā)明的有利實(shí)施例，其特別是用于硬化或加熱多種形狀的工件或工件的一部分，待加熱的工件14附接到車床上，并且工件由車床的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，而工具靜止。工具可包含一個(gè)或多個(gè)永磁體15。磁場(chǎng)由位于一個(gè)或多個(gè)磁體周圍或一個(gè)或多個(gè)磁體中心的由鐵或其他等同材料制成的片或工件16成形和引導(dǎo)。通過(guò)這些工件，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可引導(dǎo)為盡可能接近于工件或工件的一部分，在該情況下，磁體自身不必成形。本發(fā)明不僅僅限于上述示例；相反，在由權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多變化。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱金屬工件的方法，其特征在于，通過(guò)將包括永磁體結(jié)構(gòu)的感應(yīng)加熱工具(1，2，3)附接到機(jī)床上，并通過(guò)使待加熱的金屬工件和感應(yīng)加熱工具以適當(dāng)?shù)木嚯x相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)，在機(jī)床中加熱該金屬工件(9)，在該情況下，在工件中感應(yīng)出加熱渦流，其中加熱所需的能量從機(jī)床的馬達(dá)中獲得。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加工中心或絞孔機(jī)用作所述機(jī)床，在該情況下，感應(yīng)加熱工具(1，2，；3)在該機(jī)床的心軸上、在工件中的待加熱的區(qū)域附近旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，車床用作所述機(jī)床，在該情況下，至少待加熱的工件旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的機(jī)床為銑床或鉆床，其中感應(yīng)加熱工具在心軸上、在工件中的待加熱的區(qū)域附近旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，加熱工件所用的功率通過(guò)從機(jī)床的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)功率中減去馬達(dá)的空載功率而測(cè)量出。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，金屬工件通過(guò)與碎屑移除相同的機(jī)床并在與碎屑移除相同的步驟中加熱。
7.一種用于在機(jī)床中加熱金屬工件或其一部分的感應(yīng)加熱工具，其特征在于，該感應(yīng)加熱工具(1，2，；3)包括用于將其附接到機(jī)床上的心軸( 和附接到該心軸上的永磁體(6)， 其中用于在工件中感應(yīng)出的加熱渦流的能量從機(jī)床的馬達(dá)獲得。
8.如權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，一由磁性材料制成的結(jié)構(gòu)(16)與永磁體連接，該結(jié)構(gòu)以工件的形狀和加熱功率的最佳傳輸所需的方式成形。
9.如權(quán)利要求8所述的工具，其特征在于，由磁性材料制成的結(jié)構(gòu)包括鐵。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，該工具包括通過(guò)空氣、氣體或液體流冷卻所述工具的成形件、翅片、翼片或等同的通道。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，該工具的永磁體工件至少部分地封裝在弱導(dǎo)熱的殼體中。
全文摘要
用于處理金屬工件的方法和對(duì)應(yīng)的工具。在該方法中，通過(guò)將包括永磁體結(jié)構(gòu)的感應(yīng)加熱工具附接到機(jī)床上，并通過(guò)使待加熱的金屬工件和感應(yīng)加熱工具以適當(dāng)?shù)木嚯x相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)，在機(jī)床中加熱該金屬工件。在該情況下，在工件中感應(yīng)出加熱渦流，其中加熱所需的能量從機(jī)床的馬達(dá)中獲得。
文檔編號(hào)B23K37/04GK102548705SQ201080036786
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者佩卡·索米寧, 里斯托·薩羅 申請(qǐng)人:珀瑞茲泰科有限公司, 霍爾明有限公司