1.一种用于圆柱斜齿轮的逐层式加热装置,其特征在于:包括加热装置、旋转平台装置、工作台、升降装置、竖直电源台和底座,所述加热装置包括仿形式感应线圈和感应线圈支架,所述感应线圈支架的一端垂直固定在所述竖直电源台上,所述感应线圈支架的另一端固定有所述仿形式感应线圈,所述仿形式感应线圈位于所述旋转平台装置的上方,所述旋转平台装置用于固定支撑圆柱斜齿轮,所述旋转平台装置安装在所述工作台上,所述工作台安装在所述升降装置上,所述升降装置固定在所述底座上,所述竖直电源台垂直固定在所述底座上。
2.根据权利要求1所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热装置,其特征在于:所述旋转平台装置包括第一电动机、三爪卡盘和旋转平台装置外壳,所述旋转平台装置外壳的底部设有多个连接脚,所述连接脚固定在所述工作台上,所述旋转平台装置外壳的内部设有所述第一电动机,所述第一电动机的输出轴通过所述旋转平台装置外壳上部的通孔后延伸至所述旋转平台装置外壳的外部,且插接在所述三爪卡盘的卡盘体的中部,所述三爪卡盘用于固定所述圆柱斜齿轮。
3.根据权利要求1所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热装置,其特征在于:所述升降装置包括滚珠丝杠、导轨、第二电动机和固定板,所述第二电动机固定在固定板上,所述滚珠丝杠的下端和所述导轨的下端分别固定在所述底座上,所述滚珠丝杠的上端穿过所述固定板与第二电动机的输出轴相连,所述工作台安装在所述导轨和滚珠丝杠上,所述第二电动机带动滚珠丝杠旋转从而使工作台沿所述导轨进行升降运动。
4.根据权利要求1所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热装置,其特征在于:所述感应线圈支架为一组水平平板。
5.一种利用权利要求1~4任一所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热装置进行加热的方法,其特征在于:其具体包括以下步骤:
S1、将待热处理的圆柱斜齿轮放置于三爪卡盘上,对准仿形式感应线圈下端面齿顶和齿根并固定,控制第二电动机,使圆柱斜齿轮以线速度20mm/s运动至距仿形式感应线圈下端面20mm处;
S2、将圆柱斜齿轮上端面到下端面的距离记做d,将d均分成三份,分别为d1、d2和d3,且d=d1+d2+d3,调整第二电动机的转速,使圆柱斜齿轮以线速度5-10mm/s运动,同时控制第一电动机,使圆柱斜齿轮以角速度10-15rad/s旋转,以达到使圆柱斜齿轮沿螺旋角β上升的目的;使圆柱斜齿轮上升至d1位置,竖直电源台供电,仿形式感应线圈对d1部分进行加热,设定电源加热功率80-100kW、电流频率15-20kHz静止加热,静止加热时间为t1,通过第一红外测温摄像头测得A点温度值TA,第二红外测温摄像头测得B点温度值TB,其中A点和B点分别为d1部分上下两个端面的任意一点,计算出A、B两点温差值△T1=|TA-TB|,当温差值△T1≤100℃时,则进行d2部分的加热,反之,若温差值△T1>100℃,则继续加热直到温差值△T1≤100℃为止,完成对d1部分的加热工作;
S3、d1部分加热结束后,仿形式感应线圈以线速度15-20mm/s、角速度20-25rad/s快速升至d2位置,设定电源加热功率160-180kW、电流频率5-10kHz静止加热,静止加热时间为t2,通过第三红外测温摄像头测得C点温度值TC,其中,B点和C点分别为d2部分上下两个端面的任意一点,计算出B、C两点温差值△T2=|TB-TC|,当温差值△T2≤50℃时,则进行d3部分的加热,反之,若温差值△T2>50℃,则继续加热直到温差值△T2≤50℃为止,完成对d2部分的加热工作;
S4、d2部分加热结束后,仿形式感应线圈以线速度5-10mm/s、角速度10-15rad/s上升至d3位置,设定电源加热功率80-100kW、电流频率15-20kHz静止加热,静止加热时间为t3,通过第四红外测温摄像头测得D点温度值TD,其中C点和D两点分别为d3部分上下两个端面的任意一点,计算出C、D两点温差值△T3=|TC-TD|,若温差值△T3≤25℃时,则圆柱斜齿轮以线速度20mm/s运动至距感应线圈上端面50mm处,并停止加热,反之,若温差值△T3>25℃,则继续加热直到温差值△T3≤25℃为止,完成对圆柱斜齿轮的加热工作。
6.根据权利要求5所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热方法,其特征在于:静止加热时间t1、t2和t3均为5~15s。
7.根据权利要求5所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热方法,其特征在于:步骤S2中,线速度为5mm/s,角速度为10rad/s,加热功率为80kW,电流频率为15-20kHz。
8.根据权利要求5所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热方法,其特征在于:步骤S3中,线速度为10mm/s,角速度为20rad/s,加热功率为176kW,电流频率为5kHz。
9.根据权利要求5所述的用于圆柱斜齿轮的逐层式加热方法,其特征在于:步骤S4中,线速度为5mm/s,角速度为10rad/s,加热功率为94kW,电流频率为12kHz。