本實用新型涉及一種平面滾壓刀具，尤其是一種柔性測力平面滾壓刀具。

背景技術(shù)：

滾壓法是指在滾壓刀具的作用下，外力誘導(dǎo)金屬材料表面發(fā)生強塑性變形，通過近表層材料的塑性流動激活晶體內(nèi)部的位錯、層錯等非平衡缺陷，通過位錯增殖、孿生、滑移等晶體學(xué)運動將小角大晶界逐漸切割為大角小晶界，實現(xiàn)表面大晶粒被分割細化為超細晶或納米晶。滾壓加工是無切屑加工的一種，它不僅可以達到很高的光潔度，而且可提高被加工零件的機械性能——表面硬度、材料的疲勞性能、材料的耐腐蝕性能等。滾壓法的實質(zhì)是利用高硬度的無刃工具——滾珠或滾輪，使其對被加工工件表面造成局部高壓。由于工具沿被加工表面滾動，形成了表面材料的彈性-塑性變形，使前一工序留于表面的微觀凸峰被碾平，并且使材料的表層晶粒變小，最終變成納米晶。

滾壓刀具通過刀柄與銑床等機床的主軸連接，帶動刀頭轉(zhuǎn)動，從而帶動刀頭上的滾輪在工件表面滾動來實現(xiàn)滾壓加工。滾壓刀具一般分為剛性和彈性兩種。對于剛性結(jié)構(gòu)的滾壓刀具，只適合于滾壓粗大的零件，傳統(tǒng)的滾壓器是無彈性的，加工是剛性的，易使工件表面產(chǎn)生“麻點”、“起皮”等缺陷。剛性滾壓時，工藝系統(tǒng)剛性差將造成滾壓力的波動，使表面質(zhì)量不均勻。當(dāng)滾輪的滾壓力和滾壓件的材料很均勾時，才能獲得良好的滾壓效果。因此，在表面質(zhì)量要求高的滾壓加工時，選用柔性滾壓工具，柔性滾壓工具在滾壓過程中能起到緩沖的作用，能夠使?jié)L輪保持相同的滾壓量，試件表面變形量一致，故可獲得均勻光整的滾壓表面，但其缺點是具有較低的修正形狀誤差.由于結(jié)構(gòu)中安裝了彈性元件，因此可以避免機床震動、材料不均造成的滾壓力的巨大波動，在一定程度上，也可以適當(dāng)減輕滾壓工具在加工過程中受到的沖擊。但滾壓刀具僅有彈簧的話，滾壓力難以控制，滾壓力過大，零件表面局部應(yīng)力加大，容易形成破裂、起鱗，反而降低了表面質(zhì)量。滾壓刀具滾壓力太小，不能使待加工工件表面的波峰壓下去，達不到理想的粗糙度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有滾壓刀具存在滾壓力無法控制的不足，本實用新型提供一種可實時檢測滾壓力、加工工件表面的質(zhì)量較好、避免機床震動的柔性測力平面滾壓刀具。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種柔性測力平面滾壓刀具，包括刀柄和刀頭，所述刀柄的上端設(shè)有與機床主軸連接的螺紋孔，所述刀頭包括刀柄連接塊、用于檢測被加工表面滾壓力的力傳感器、傳感器固定座、滾輪組件和柔性導(dǎo)向組件，所述刀柄連接塊位于所述刀柄的下方并與刀柄固定連接，所述傳感器固定座位于所述刀柄連接塊的下方并與刀柄連接塊之間設(shè)有間隙；

所述滾輪組件包括滾輪安裝座、兩個滾輪和滾輪安裝軸，所述滾輪安裝座為T型，所述滾輪安裝座的下端左右橫向設(shè)有所述滾輪安裝軸，兩個滾輪可轉(zhuǎn)動地安裝在所述滾輪安裝軸的左右兩端并對稱布置；

所述滾輪安裝座位于所述傳感器固定座的下方，所述傳感器固定座的底面中部開有傳感器安裝槽，所述力傳感器安裝在所述傳感器安裝槽內(nèi)并向下伸出，所述滾輪安裝座與所述力傳感器接觸，所述滾輪安裝座和傳感器固定座均通過上下移動組件可上下移動的安裝在刀柄連接塊上；

所述柔性導(dǎo)向組件包括導(dǎo)向柱、彈簧和滾珠套，所述滾輪安裝座的上端開有滾珠套安裝槽，所述滾珠套位于所述滾珠套安裝槽內(nèi)，所述傳感器固定座的四周開有第一通孔，所述導(dǎo)向柱的上端與所述刀柄連接塊過盈配合，所述導(dǎo)向柱的下端依次穿過彈簧、傳感器固定座的第一通孔伸入到滾珠套內(nèi)，所述彈簧的上端頂觸在刀柄連接塊上，所述彈簧的下端頂觸在傳感器固定座上；

所述力傳感器與機床控制裝置的顯示儀表連接。

進一步，所述滾輪安裝座包括滾輪安裝座本體和承力板，所述承力板固定在所滾輪安裝座本體的頂面上，所述承力板位于所述傳感器固定座的下方，所述承力板的頂面與所述力傳感器的底面接觸。

再進一步，所述傳感器固定座上還設(shè)有第二通孔，所述滾輪安裝座上設(shè)有通孔，所述滾輪安裝座的通孔與所述傳感器固定座的第二通孔上下正對；

所述上下移動組件包括等高套筒和定位螺栓，所述等高套筒的上端穿過所述傳感器固定座的第二通孔頂觸在所述刀柄連接塊上，所述滾輪安裝座的通孔可上下移動的安裝在所述等高套筒的下端上，所述定位螺栓自下而上穿過等高套筒固定在刀柄連接塊上，所述定位螺栓的螺栓頭頂在所述等高套筒的下端面上。

再進一步，兩個滾輪分別通過軸承可轉(zhuǎn)動地安裝在滾輪安裝軸的左右兩端，所述軸承與滾輪安裝座的下端之間還設(shè)有用于軸承定位的定位套筒，所述滾輪安裝軸的左端設(shè)有擋塊，所述滾輪安裝軸的右端依次穿過左端的軸承、左端的定位套筒、滾輪安裝座、右端的定位套筒、右端的軸承與鎖緊螺母連接。

更進一步，所述傳感器固定座的外徑與承力板的外徑、滾輪安裝座本體的外徑相同。

本實用新型的有益效果：能夠?qū)崟r準確地檢測工件表面的滾壓力，且適應(yīng)較不平整的工件表面；能夠可以避免機床震動、材料不均造成的滾壓力的巨大波動，在一定程度上，也可以適當(dāng)減輕滾壓工具在加工過程中受到的沖擊。

附圖說明

圖1是一種柔性測力平面滾壓刀具的剖視圖。

圖2是圖1的側(cè)剖圖。

圖3是圖1中滾輪的放大圖。

圖4是刀柄的主視圖，其中左部剖面。

圖5是圖4的右視圖。

圖6是圖4的俯視圖。

圖7是刀柄連接塊的剖視圖。

圖8是傳感器固定座的俯視圖。

圖9是滾輪安裝座的俯視圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。

參照圖1～圖9，一種柔性測力平面滾壓刀具，包括刀柄1和刀頭，所述刀柄1的上端設(shè)有與機床主軸連接的螺紋孔，所述刀頭包括刀柄連接塊3、用于檢測被加工表面滾壓力的力傳感器9、傳感器固定座8、滾輪組件和柔性導(dǎo)向組件，所述刀柄連接塊3位于所述刀柄1的下方并與刀柄1固定連接，所述傳感器固定座8位于所述刀柄連接塊3的下方并與刀柄連接塊3之間設(shè)有間隙；

所述滾輪組件包括滾輪安裝座、兩個滾輪14和滾輪安裝軸11，所述滾輪安裝座為T型，所述滾輪安裝座的下端左右橫向設(shè)有所述滾輪安裝軸11，兩個滾輪14可轉(zhuǎn)動地安裝在所述滾輪安裝軸11的左右兩端并對稱布置；

所述滾輪安裝座位于所述傳感器固定座8的下方，所述傳感器固定座8的底面中部開有傳感器安裝槽，所述力傳感器9安裝在所述傳感器安裝槽內(nèi)并向下伸出，所述滾輪安裝座與所述力傳感器9接觸，所述滾輪安裝座和傳感器固定座8均通過上下移動組件可上下移動的安裝在刀柄連接塊3上；

所述柔性導(dǎo)向組件包括導(dǎo)向柱4、彈簧7和滾珠套10，所述滾輪安裝座的上端開有滾珠套安裝槽，所述滾珠套10位于所述滾珠套安裝槽內(nèi)，所述傳感器固定座8的四周開有第一通孔，所述導(dǎo)向柱4的上端與所述刀柄連接塊3過盈配合，所述導(dǎo)向柱4的下端依次穿過彈簧7、傳感器固定座8的第一通孔伸入到滾珠套10內(nèi)，所述彈簧7的上端頂觸在刀柄連接塊3上，所述彈簧7的下端頂觸在傳感器固定座8上；

所述力傳感器9與機床控制裝置的顯示儀表連接。

進一步，所述滾輪安裝座包括滾輪安裝座本體16和承力板17，所述承力板17固定在所滾輪安裝座本體16的頂面上，所述承力板17位于所述傳感器固定座8的下方，所述承力板17的頂面與所述力傳感器9的底面接觸。

再進一步，所述傳感器固定座8上還設(shè)有第二通孔，所述滾輪安裝座上設(shè)有通孔，所述滾輪安裝座的通孔與所述傳感器固定座8的第二通孔上下正對；

所述上下移動組件包括等高套筒6和定位螺栓5，所述等高套筒6的上端穿過所述傳感器固定座8的第二通孔頂觸在所述刀柄連接塊3上，所述滾輪安裝座的通孔可上下移動的安裝在所述等高套筒6的下端上，所述定位螺栓5自下而上穿過等高套筒6固定在刀柄連接塊3上，所述定位螺栓5的螺栓頭頂在所述等高套筒6的下端面上。

再進一步，兩個滾輪14分別通過軸承13可轉(zhuǎn)動地安裝在滾輪安裝軸11的左右兩端，所述軸承13與滾輪安裝座的下端之間還設(shè)有用于軸承13定位的定位套筒15，所述滾輪安裝軸11的左端設(shè)有擋塊，所述滾輪安裝軸11的右端依次穿過左端的軸承、左端的定位套筒、滾輪安裝座、右端的定位套筒、右端的軸承與鎖緊螺母12連接。

更進一步，所述傳感器固定座8的外徑與承力板17的外徑、滾輪安裝座本體16的外徑相同。

如圖1、圖4、圖5和圖6，刀柄1成錐體形狀，上端中心開有螺紋孔，能夠被銑床等設(shè)備的主軸所裝夾，刀柄連接塊3的上部形狀和刀柄1相契合。刀柄1的底部設(shè)有導(dǎo)向圓柱，保證刀柄1和刀柄連接塊3的同軸度以及便于各螺紋孔定位；刀柄1的底部還有矩形塊，用來傳遞力矩和轉(zhuǎn)速；安裝的時候只要把刀柄1和刀柄連接塊3相應(yīng)的凸臺與臺階對齊合上就行了。刀柄1和刀柄連接塊3通過正立的內(nèi)六角螺栓2連接，刀柄連接塊3上部開有4個螺紋孔用來和刀柄1連接，刀柄連接塊3下端有四個圓孔，將四根導(dǎo)向柱4的上端插入四個圓孔，由于導(dǎo)向柱4和圓孔是過盈配合，所以需要一定的方法插入，將四個導(dǎo)向柱4的上端完全插入。

如圖1和圖2，力傳感器9安裝在傳感器固定座8的傳感器安裝槽內(nèi)，機床主軸有電刷，就可以實現(xiàn)傳感器在滾壓刀具工作時仍然傳送數(shù)據(jù)。傳感器固定座8、承力板17、滾輪安裝座本體16直徑一樣，將它們?nèi)齻€相應(yīng)于刀柄連接塊3下端的圓孔的位置鉆出四個孔，傳感器固定座8和承力板17上的是通孔，滾輪安裝座本體16上的不是通孔；將四個滾珠套10插入滾輪安裝座本體16的四個滾珠套安裝槽中。然后依次將彈簧7、傳感器固定座8、承力板17、滾輪安裝座本體16的滾珠套10從四個導(dǎo)向柱穿入。然后將等高套筒6插入滾輪安裝座的通孔中，一直頂?shù)降侗B接塊3底面上，然后將內(nèi)六角螺栓5從等高套筒6穿過與刀柄連接塊3的螺紋孔聯(lián)接，將螺栓頭一直擰到等高套筒上，使?jié)L輪安裝座不會脫離刀具。因為內(nèi)六角螺栓5的存在使得滾輪安裝座在Z軸上有一個下限，在傳感器安裝座8上表面和刀柄連接塊3的下表面有一定的間隙，中間由四個彈簧7隔開，這樣滾輪安裝座1在Z軸的位移大小由滾壓力和彈簧剛度共同決定，同時四個導(dǎo)向柱4還將轉(zhuǎn)速和力矩傳遞到滾輪14上。力傳感器9的下方是承力板17，力傳感器9在自由狀態(tài)下和承力板有一定的壓力，滾壓加工前要調(diào)零。傳感器固定座8上部開有小孔，刀柄連接塊3和傳感器固定座8有間隙，從機床上的電刷連下來的線通過間隙和傳感器固定座8上的小孔連接到力傳感器9上，使得力傳感器9在滾壓加工時也能正常工作。承力板17的底面和滾輪安裝座本體16的頂面貼合在一起。承力板17的頂面和力傳感器9接觸；承力板17的作用就是承受力，防止?jié)L輪安裝座本體16損壞。等高套筒的作用是保證傳感器固定座8上和刀柄連接塊3之間留有一定的間隙并且又能保證滾輪安裝座只在一定的行程內(nèi)移動，這樣才能實現(xiàn)柔性滾壓。滾珠套10的作用是當(dāng)滾輪14接觸工件表面時，會導(dǎo)致滾輪安裝座沿著導(dǎo)向柱4向上移動，滾珠套10可以使?jié)L輪安裝座和導(dǎo)向柱14之間的摩擦力減?。灰驗闈L壓加工是精密加工，這就要求滾壓刀具的制造精度高，垂直度好，滾珠套10能滿足這兩點。

如圖3所示，滾輪安裝座本體16下部左右橫向有一通孔，該通孔與滾輪安裝軸11過盈配合。將特殊形狀的滾輪14和軸承13過盈配合的套在一起，然后將軸承13穿入滾輪安裝軸11，然后將定位套筒15穿入滾輪安裝軸11，將軸承13固定；然后將滾輪安裝軸11插入滾輪安裝座本體16的橫向通孔，使定位套筒15右邊靠著滾輪安裝座本體16，滾輪安裝軸11會從通孔中穿出，然后將另一個定位套筒15穿入滾輪安裝軸11中靠到滾輪安裝座本體16上，然后依次穿入滾輪14、鎖緊螺母12；兩個定位套筒15要保證兩個滾輪14的對稱性。

本實用新型的工作過程為：刀柄1和銑床主軸連接，銑床主軸將轉(zhuǎn)速傳遞到刀柄1上，刀柄1通過螺栓2將轉(zhuǎn)速傳到刀柄連接塊3上，刀柄連接塊3通過導(dǎo)向柱4將轉(zhuǎn)速傳到滾輪安裝座上，然后滾輪安裝座通過滾輪安裝軸11將轉(zhuǎn)速傳遞到滾輪14上。

當(dāng)滾輪14接觸到被加工的工件表面時，會產(chǎn)生向上的力，然后滾輪14將力傳到滾輪安裝軸11上，滾輪安裝軸11再傳遞到滾輪安裝座上，滾輪安裝座就與力傳感器9接觸，向上的力就全部傳遞到力傳感器9上了，傳感器安裝座8上端有彈簧7支撐，這樣就能測出滾壓力了。本質(zhì)上滾壓力是由銑床下壓量所產(chǎn)生，但是工件表面并不是那么均勻，會有部分雜質(zhì)很硬，當(dāng)滾壓到這部分雜質(zhì)時因為較硬所以變形小，就較其他材料突出就會對刀具形成一個較大的沖擊，而刀具上的彈簧7能夠吸收這種沖擊并且使?jié)L輪14向上移動從而使?jié)L輪不會受到破壞，這就是柔性滾壓。

本實用新型可實時掌握滾壓加工過程中的滾壓力，可以對滾壓工藝進一步優(yōu)化，使被加工的工件表面質(zhì)量更加好。