一種內花鍵加工工具及加工系統的製作方法
2023-04-28 18:09:46
本實用新型涉及機械加工技術領域，更具體地說，涉及一種內花鍵加工工具，還涉及一種包括上述內花鍵加工工具的內花鍵加工系統。
背景技術：
工程機械行業應用越來越廣泛，目前有良好的發展前景。其中有一款花鍵軸，其花鍵為內花鍵，即在花鍵軸的一端設置有內盲孔，內盲孔的側壁設置有鍵齒。這種花鍵軸一般採用中碳鋼製造，其花鍵部位要求感應淬火，以使花鍵獲得表面硬度高、耐磨和良好疲勞強度等的優越性能。
現有技術中，為了保證鍵軸有較好的使用壽命，和較好的配合關係，一般僅需要將盲孔內側一層進行淬火，淬火時的加熱方式是通過感應器加熱。而在冷卻階段時一般通過向盲孔內噴入低溫水，以進行快速降溫。
但是經過發明人長期研究發現，因為花鍵的獨特結構，鍵齒明顯突出根部，且鍵齒的齒端較為尖細，在進行快速降溫時，鍵齒的頂部的冷卻速率大大高於鍵齒根部的冷卻速率，進而導致在實際中鍵齒的根部冷卻效率不足，而鍵齒的根部與頂部冷卻不足很容易造成鍵齒變形，進而容易造成花鍵通止不合格。
綜上所述，如何有效地解決內花鍵的淬火層冷卻時冷卻不均勻的問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的第一個目的在於提供一種內花鍵加工工具，該內花鍵加工工具可以有效地解決內花鍵的淬火層冷卻時冷卻不均勻的問題，本實用新型的第二個目的是提供一種包括上述內花鍵加工工具的內花鍵加工系統。
為了達到上述第一個目的，本實用新型提供如下技術方案：
一種內花鍵加工工具，包括用於對內花鍵孔鍵齒處進行加熱的感應器和用於向內花鍵孔鍵齒處噴冷卻介質的內冷卻噴頭，還包括用於對內花鍵孔外側面處噴冷卻介質的外冷卻噴頭。
優選地，所述外冷卻噴頭包括兩個分別圍繞在花鍵軸兩側的噴灑面。
優選地，所述感應器包括感應頭和用於伸入內花鍵孔內的有效圈。
優選地，所述噴灑面呈弧面型。
優選地，所述內冷卻噴頭呈U型。
優選地，還包括用於懸空覆蓋在內花鍵孔端面的屏蔽環。
本實用新型提供的一種內花鍵加工工具，該內花鍵加工工具包括感應器、內冷卻噴頭和外冷卻噴頭。其中感應器用於對內花鍵孔鍵齒處進行加熱，即在淬火的加熱階段對內花鍵孔內部進行加熱，其中內冷卻噴頭用於向內花鍵孔鍵齒處噴冷卻介質，即在淬火的冷卻階段，對內花鍵孔進行冷卻，其中外冷卻噴頭用於對內花鍵孔外側面處噴冷卻介質，即在淬火的冷卻階段，通過外冷卻噴頭向花鍵孔外側面噴灑冷卻介質。
根據上述的技術方案，可以知道，在應用該內花鍵加工工具時，即對內花鍵進行淬火以獲得一定的淬火層，在淬火的加熱階段，採用感應器對內花鍵孔的鍵齒處進行加熱，以使鍵齒處達到一定的溫度，而在淬火的冷卻階段，通過內冷卻噴頭和外冷卻噴頭分別對內花鍵孔的內外側噴冷卻介質，使內花鍵孔內外同時進行冷卻，以使整體瞬間降低至預定溫度，以完成淬火。在該內花鍵加工工具中，在淬火的冷卻階段，不僅採用了內冷卻噴頭，還採用了外冷卻噴頭，使得鍵齒根部不僅可以通過內冷卻噴頭由外向內的進行換熱冷卻，還可以通過外冷卻噴頭由內向外的進行換熱冷卻，繼而大大的提高鍵齒根部冷卻速率，以有效地使鍵齒根部的冷卻速率與齒頂部冷卻速率趨於相同，繼而獲得較好的淬火層，所以該內花鍵加工工具能夠有效地解決內花鍵的淬火層冷卻時冷卻不均勻的問題。
為了達到上述第二個目的，本實用新型還提供了一種內花鍵加工系統，該內花鍵加工系統包括上述任一種內花鍵加工工具，內花鍵加工工具用於對內花鍵加工系統上花鍵軸的內花鍵孔進行淬火。由於上述的內花鍵加工工具具有上述技術效果，具有該內花鍵加工工具的內花鍵加工系統也應具有相應的技術效果。
優選地，還包括懸空覆蓋在所述花鍵軸的內花鍵孔端面的屏蔽環。
優選地，所述花鍵軸的外側具有與所述內花鍵孔端面朝向一致的臺階面，所述屏蔽環外側設置有與所述臺階面相抵以支撐所述屏蔽環的支撐腿。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的內花鍵加工工具的俯視結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的內花鍵加工系統的正視結構示意圖。
附圖中標記如下：
感應器1、內冷卻噴頭2、外冷卻噴頭3、屏蔽環4、花鍵軸5、支撐腿6。
具體實施方式
本實用新型實施例公開了一種內花鍵加工工具，以有效地解決內花鍵的淬火層冷卻時冷卻不均勻的問題。
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
請參閱圖1-圖2，圖1為本實用新型實施例提供的內花鍵加工工具的俯視結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的內花鍵加工系統的正視結構示意圖。
在一種具體實施例中，本實施例提供了一種內花鍵加工工具，用於對軸類零件的內花鍵進行淬火加工。具體的該內花鍵加工工具包括感應器1、內冷卻噴頭2和外冷卻噴頭3。
其中感應器1用於對內花鍵孔鍵齒處進行加熱，即在淬火的加熱階段對內花鍵孔內部進行加熱，而且應當保證加熱後的溫度應當達到淬火溫度。需要說明的是，其中感應器1給內花鍵孔的加熱步驟以及方法可以參考現有技術。其中感應器1採用的是電磁加熱原理，形成電磁場。具體有的，一般感應器1包括感應頭和有效圈，為了保證更好的加熱效果，此處優選有效圈能夠插入至內花鍵孔內，即有效圈的橫截面輪廓應當小於目標內花鍵孔的橫截面，以保證有效圈能夠插入至目標內花鍵孔內。
其中內冷卻噴頭2用於向內花鍵孔鍵齒處噴冷卻介質，即在淬火的冷卻階段，對內花鍵孔進行冷卻，以使內花鍵孔快速降溫至預定溫度，繼而完成淬火。其中冷卻介質一般為淬火液，當然還可以採用其它冷卻介質，如清水。需要說明的是，因為整個內花鍵孔的內側面均處在高溫處，為了冷卻均勻，其中內冷卻噴頭2應優選向四周噴灑冷卻介質，其中內冷卻噴頭2可以設置成管型，並在四周均勻設置多個出水口，為了更好保證介質壓力，其中內冷卻噴頭2還可以設置呈U型，即採用U型管。
其中外冷卻噴頭3用於對內花鍵孔外側面處噴冷卻介質，即在淬火的冷卻階段，通過外冷卻噴頭3向花鍵孔外側面噴灑冷卻介質，使花鍵軸5具有內花鍵孔的一端在鍵齒的根部不僅形成由外向內散熱，還可以從內向外散熱，需要說明的是其中內指的是靠近內花鍵孔的軸線的一側，而外指的是遠離內花鍵孔的軸線的一側。需要說明的是，其中內冷卻噴頭2與外冷卻噴頭3所採用的冷卻介質可以完全一致，此處優選均採用淬火液作為冷卻介質。
在本實施例中，在應用該內花鍵加工工具時，即對內花鍵進行淬火以獲得一定的淬火層，在淬火的加熱階段，採用感應器1對內花鍵孔的鍵齒處進行加熱，以使鍵齒處達到一定的溫度，而在淬火的冷卻階段，通過內冷卻噴頭2和外冷卻噴頭3分別對內花鍵孔的內外側噴冷卻介質，使內花鍵孔內外同時進行冷卻，以使整體瞬間降低至預定溫度，以完成淬火。在該內花鍵加工工具中，在淬火的冷卻階段，不僅採用了內冷卻噴頭2，還採用了外冷卻噴頭3，使得鍵齒根部不僅可以通過內冷卻噴頭2由外向內的進行換熱冷卻，還可以通過外冷卻噴頭3由內向外的進行換熱冷卻，繼而大大的提高鍵齒根部冷卻速率，以有效地使鍵齒根部的冷卻速率與齒頂部冷卻速率趨於相同，繼而獲得較好的淬火層，所以該內花鍵加工工具能夠有效地解決內花鍵的淬火層冷卻時冷卻不均勻的問題。
進一步的，可以使外冷卻噴頭3包括兩個分別圍繞在花鍵軸5兩側的噴灑面，首先兩個噴灑面應當分別圍繞在花鍵軸5的兩側，以對內花鍵孔的外側面噴冷卻介質，繼而使內花鍵孔的外側面各處冷卻均勻。此處需要說明的是，其中噴灑面圍繞內花鍵孔的外側面，指的是，沿著內花鍵孔的外側面周向延伸方向延伸，具體的，如當內花鍵孔外側面呈圓柱形，可以使噴灑面呈弧形。此處使噴頭具有兩個噴灑面，可以方便噴灑面圍繞在花鍵軸5的外側，避免必須要套裝，才可以使噴灑面對準內花鍵孔外側面。
感應器1主要是採取一種電磁加熱的方式進行加熱，即通過生成電磁場，使花鍵軸5上位於電磁場上的部分，形成電磁加熱，具體的電磁加熱原理可以參考現有技術。電磁場一般呈弧線型，而當感應器1從內花鍵孔內部開始加熱時，電磁場會穿過內花鍵孔的端面，即花鍵軸5具有內花鍵一端的端面。而且端面處的磁場強度最大，在較強的磁場作用下，端面則會出現燒透現象，基於此，可以設置有懸空覆蓋在內花鍵孔端面的屏蔽環4，具體該屏蔽環4一般採用金屬環，通過金屬環的電磁屏蔽作用，有效的阻擋電磁場從端面穿過，此處需要說明的是，其中屏蔽環4的內孔孔徑應當合適，以避免幹涉對內花鍵孔內側壁進行加熱，具體的，一般屏蔽環4的內孔孔徑一般大於內花鍵孔的孔徑。其中懸空覆蓋指的是，在花鍵軸5的延伸方向上，屏蔽環4覆蓋在內花鍵孔的端面上，但與內花鍵孔的端面具有一定的間隙，即懸空設置，以避免由於屏蔽環4與花鍵軸5端面直接接觸而產生端面燒傷。其中屏蔽環4可以安裝在感應器1上。
基於上述實施例中提供的內花鍵加工工具，本實用新型還提供了一種內花鍵加工系統，該內花鍵加工系統包括上述實施例中任意一種內花鍵加工工具，內花鍵加工工具用於對內花鍵加工系統中的花鍵軸5一端盲孔內的內花鍵進行淬火。由於該內花鍵加工系統採用了上述實施例中的內花鍵加工工具，所以該內花鍵加工系統的有益效果請參考上述實施例。
如上所述，在上述實施例中，當內花鍵加工工具中設置了屏蔽環4，此時屏蔽環4應當懸空覆蓋在花鍵軸5的花鍵孔端面上，以起到電磁屏蔽的作用，其中屏蔽環4的安裝方式具有多種，可以直接安裝在感應器1上，但是這種固定方式，在操作中，一旦不注意很容易造成屏蔽環4並未懸空設置在內花鍵孔端面上。基於此，此處優選，在花鍵軸5的外側設置有與內花鍵孔端面朝向一致的臺階面，然後在屏蔽環4外側設置有與臺階面相抵以支撐屏蔽環4的支撐腿6，通過支撐腿6阻擋屏蔽環4與內花鍵孔端面相抵，繼而始終保證屏蔽環4懸空覆蓋在內花鍵孔端面上。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。