專利名稱：用于加熱工件的方法和對應(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，該變化的磁場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)加熱的變化的磁場也可由機(jī)械運(yùn)動提供，從而磁場的強(qiáng)度不可變。 在該情況下，主要是磁場向量的方向而不是磁場向量的強(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“意識到”變化的磁場，并且在該變化的磁場中感應(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)從分包商那里購買，即，為了進(jìn)行處理，將工件打包并傳輸甚至很長的距離。通常，不是整個工件，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，通過該方法，可與工件的加工關(guān)聯(lián)地執(zhí)行硬化，而無需將工件從機(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相對于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動，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僅僅從機(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)非常簡單。這僅僅通過調(diào)節(jié)相對于彼此旋轉(zhuǎn)或移動的工件的旋轉(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)的空載功率而測量出。這樣，加熱功率或由工件獲得的溫度不必單獨(dú)測量，而是，工件的準(zhǔn)確且精確的加熱純粹通過測量馬達(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，以對應(yīng)于待加熱的表面的形狀，從而磁體的形狀包括簡單的基本形狀。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，永磁體材料的磁性性質(zhì)不能抵抗超過200°C的溫度。因此，優(yōu)選地，整個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，該流動可為待引導(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使待硬化的工件中的旋轉(zhuǎn)磁場變?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)通過根據(jù)本發(fā)明的加熱方法和工具實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明簡單且快速地提供用于部分地或整個地加熱、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，通過本發(fā)明，在裝置成本方面和在處理步驟和處理時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的對應(yīng)的實(shí)施例中，工具2包括附接到心軸5上的兩個圓形和盤形的磁體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)的一個圓形片6。所有三個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的輪齒時的使用。在工具2中，兩個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。通過使工具旋轉(zhuǎn)并使工具沿輪齒的長度方向從一個邊緣移動到另一邊緣，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，一個或多個永磁體可使用在工具中，從而，當(dāng)工具旋轉(zhuǎn)時， 在工具外部靜止的待加熱的工件意識到變化的磁場。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。在圖6中，在工具中，通過其精確的外邊緣，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?。還繪制于圖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示出對應(yīng)于圖8的實(shí)施例，其中工具的軸線傾斜，即相對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。工具可包含一個或多個永磁體15。磁場由位于一個或多個磁體周圍或一個或多個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)。通過這些工件，旋轉(zhuǎn)磁場可引導(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相對于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動，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應(yīng)的工具。在該方法中，通過將包括永磁體結(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相對于彼此旋轉(zhuǎn)和/或移動，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B23K37/04GK102548705SQ201080036786
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:珀瑞茲泰科有限公司, 霍爾明有限公司