本實用新型涉及一種平面滾壓刀具，尤其是一種恒力平面滾壓刀具。

背景技術：

滾壓法是指在滾壓刀具的作用下，外力誘導金屬材料表面發(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。滾壓法的實質是利用高硬度的無刃工具——滾珠或滾輪，使其對被加工表面造成局部高壓。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。對于剛性結構的滾壓刀具，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，使表面質量不均勻。當滾輪的滾壓力和滾壓件的材料很均勻時，才能獲得良好的滾壓效果。在表面質量要求高的滾壓加工時，目前常見的滾壓刀具在加工的過程中由于機械振動或者機械本身的設計并不能保證刀具與工件之間的滾壓力為一個恒定的值，這樣滾壓效果相比較恒力下的滾壓加工，加工效果較差。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有滾壓刀具存在滾壓力不恒定的不足，本實用新型提供一種給予恒定滾壓力、滾壓效果較好的恒力平面滾壓刀具。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種恒力平面滾壓刀具，包括刀柄和刀頭，所述刀柄上設有與機床主軸配合的軸孔，所述刀頭包括刀柄連接塊、用于檢測工件表面滾壓力的力傳感器、氣壓壓板、恒力氣缸、刀柄連接架和滾輪組件，所述刀柄連接塊位于刀柄的下方并與刀柄固定連接，所述刀柄連接架位于所述刀柄連接塊的下方并與刀柄連接塊固定連接，所述刀柄連接架為中空結構，所述刀柄連接架的上端內設有底座，所述底座位于刀柄連接塊的下方并與刀柄連接塊固定連接；

所述恒力氣缸位于刀柄連接架內并布置在底座的下方，所述恒力氣缸包括缸筒、儲氣套和活塞，所述缸筒位于所述儲氣套內，所述儲氣套的上部設有進氣腔，所述儲氣套的下部設有出氣腔，所述缸筒的上部設有與所述進氣腔連通的缸筒進氣口，所述缸筒的下部設有與所述出氣腔連通的缸筒出氣口，所述刀柄連接架的外壁上部設有與進氣裝置連接的進氣組件，所述刀柄連接架的外壁下部設有出氣組件，所述刀柄連接架的上部設有連接架進氣口，所述刀柄連接架的下部設有連接架出氣口，所述儲氣套的上部設有儲氣套進氣口，所述儲氣套的下部設有儲氣套出氣口，所述進氣組件與所述連接架進氣口連通，所述連接架進氣口與所述儲氣套進氣口連通，所述儲氣套進氣口與所述進氣腔連通，所述出氣腔與所述儲氣套出氣口連通，所述儲氣套出氣口與所述連接架出氣口連通，所述連接架出氣口通過所述出氣組件與外界大氣連通；

所述刀柄連接架的下部內設有端蓋，所述端蓋位于所述儲氣套的下方，所述活塞自下而上穿過端蓋位于所述缸筒內，所述力傳感器位于缸筒內并安裝在所述底座的底面上，所述氣壓壓板的頂面安裝在力傳感器的底面上；所述活塞位于所述氣壓壓板的下方并與氣壓壓板之間設有間隙；所述活塞與缸筒之間設有密封圈；

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的左右兩側分別設有所述滾輪安裝軸，兩個滾輪可轉動地安裝在所述滾輪安裝軸上并對稱布置；所述滾輪安裝座的外壁與所述刀柄連接架的下端內壁貼合并與活塞的下端連接；所述滾輪安裝座與活塞一體成型；

所述底座和刀柄上分別開有出氣孔，所述底座的出氣孔分別與缸筒的內腔、刀柄的出氣孔連通；

所述活塞的上端中心開有活塞進氣孔，活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，第一徑向節(jié)流孔與活塞進氣孔連通，第一徑向節(jié)流孔內安裝節(jié)流塞；第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向設有兩組；

所述活塞上開有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包括活塞外圓柱面上沿圓周方向的凹槽、凹槽內均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的軸向盲孔，所述軸向盲孔通向缸筒的內腔，凹槽位于第一徑向節(jié)流孔的側面且靠近活塞的上端；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、活塞進氣孔間相互隔離；

所述力傳感器與機床控制裝置連接，所述控制裝置與進氣裝置連接。

進一步，兩個滾輪分別通過軸承可轉動地安裝在滾輪安裝軸上，所述軸承與滾輪安裝座的下端之間還設有用于軸承定位的定位套筒，所述滾輪安裝軸的端部分別通過鎖緊螺母鎖緊。

再進一步，所述進氣組件包括進氣口固定件、進氣口導管和進氣口比例閥，所述進氣口固定件可轉動的套裝在刀柄連接架的外壁上，所述進氣口固定件與刀柄連接架之間還設有進氣口密封橡膠圈，所述進氣口導管通過進氣口比例閥與所述進氣口固定件的進氣腔連通，所述進氣口固定件的進氣腔與連接架進氣口連通；

所述出氣組件包括出氣口固定件、出氣口導管和出氣口比例閥，所述出氣口固定件可轉動的套裝在刀柄連接架的外壁上，所述出氣口固定件與刀柄連接架之間還設有出氣口密封橡膠圈，所述連接架出氣口與出氣口固定件的出氣腔連通，所述出氣口固定件的出氣腔與出氣口導管連通，所述出氣口導管通過出氣口比例閥與外界大氣連通。

本實用新型的有益效果：通過在刀具上加裝一個恒力氣缸，保證滾壓力處在一個恒定的值，大大改善了滾壓的效果；此外，恒力氣缸在滾壓過程中能起到緩沖的作用，能夠使?jié)L輪保持相同的滾壓力，工件表面變形量一致，故可獲得均勻光整的滾壓表面。

附圖說明

圖1是一種恒力平面滾壓刀具的剖視圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。

參照圖1，一種恒力平面滾壓刀具，包括刀柄1和刀頭，所述刀柄1上設有與機床主軸配合的軸孔，所述刀頭包括刀柄連接塊2、用于檢測工件表面滾壓力的力傳感器5、氣壓壓板6、恒力氣缸、刀柄連接架4和滾輪組件，所述刀柄連接塊2位于刀柄1的下方并與刀柄1固定連接，所述刀柄連接架4位于所述刀柄連接塊2的下方并與刀柄連接塊2固定連接，所述刀柄連接架4為中空結構，所述刀柄連接架4的上端內設有底座3，所述底座3位于刀柄連接塊2的下方并與刀柄連接塊2固定連接；

所述恒力氣缸位于刀柄連接架4內并布置在底座3的下方，所述恒力氣缸包括缸筒7、儲氣套8和活塞9，所述缸筒7位于所述儲氣套8內，所述儲氣套8的上部設有進氣腔，所述儲氣套8的下部設有出氣腔，所述缸筒7的上部設有與所述進氣腔連通的缸筒進氣口，所述缸筒7的下部設有與所述出氣腔連通的缸筒出氣口，所述刀柄連接架4的外壁上部設有與進氣裝置連接的進氣組件，所述刀柄連接架4的外壁下部設有出氣組件，所述刀柄連接架4的上部設有連接架進氣口，所述刀柄連接架4的下部設有連接架出氣口，所述儲氣套8的上部設有儲氣套進氣口，所述儲氣套8的下部設有儲氣套出氣口，所述進氣組件與所述連接架進氣口連通，所述連接架進氣口與所述儲氣套進氣口連通，所述儲氣套進氣口與所述進氣腔連通，所述出氣腔與所述儲氣套出氣口連通，所述儲氣套出氣口與所述連接架出氣口連通，所述連接架出氣口通過所述出氣組件與外界大氣連通；

所述刀柄連接架4的下部內設有端蓋11，所述端蓋11位于所述儲氣套8的下方，所述活塞9自下而上穿過端蓋11位于所述缸筒7內，所述力傳感器5位于缸筒7內并安裝在所述底座3的底面上，所述氣壓壓板6的頂面安裝在力傳感器5的底面上；所述活塞9位于所述氣壓壓板6下方并與氣壓壓板6之間設有間隙；所述活塞9與缸筒7間設有密封圈10；

所述滾輪組件包括滾輪安裝座、兩個滾輪12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的左右兩側分別設有所述滾輪安裝軸，兩個滾輪12可轉動地安裝在所述滾輪安裝軸上并對稱布置；所述滾輪安裝座的外壁與所述刀柄連接架4的下端內壁貼合并與活塞9的下端連接；所述滾輪安裝座與活塞9一體成型；

所述底座3和刀柄1上分別開有出氣孔，所述底座3的出氣孔分別與缸筒7的內腔、刀柄1的出氣孔連通；

所述活塞9的上端中心開有活塞進氣孔，活塞9上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，第一徑向節(jié)流孔與活塞進氣孔連通，第一徑向節(jié)流孔內安裝節(jié)流塞；第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向設有兩組；

所述活塞9上開有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包括活塞外圓柱面上沿圓周方向的凹槽、凹槽內均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的軸向盲孔，所述軸向盲孔通向缸筒的內腔，凹槽位于第一徑向節(jié)流孔的側面且靠近活塞的上端；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、活塞進氣孔間相互隔離；

所述力傳感器5與機床控制裝置連接，所述控制裝置與進氣裝置連接。

進一步，兩個滾輪12分別通過軸承可轉動地安裝在滾輪安裝軸上，所述軸承與滾輪安裝座的下端之間還設有用于軸承定位的定位套筒14，所述滾輪安裝軸的端部分別通過鎖緊螺母13鎖緊。

再進一步，所述進氣組件包括進氣口固定件20、進氣口導管21和進氣口比例閥22，所述進氣口固定件20可轉動的套裝在刀柄連接架4的外壁上，所述進氣口固定件20與刀柄連接架4之間還設有進氣口密封橡膠圈19，所述進氣口導管21通過進氣口比例閥22與所述進氣口固定件20的進氣腔連通，所述進氣口固定件20的進氣腔與連接架進氣口連通；

所述出氣組件包括出氣口固定件16、出氣口導管17和出氣口比例閥18，所述出氣口固定件16可轉動的套裝在刀柄連接架4的外壁上，所述出氣口固定件16與刀柄連接架4之間還設有出氣口密封橡膠圈15，所述連接架出氣口與出氣口固定件16的出氣腔連通，所述出氣口固定件16的出氣腔與出氣口導管7連通，所述出氣口導管7通過出氣口比例閥18與外界大氣連通。

本實施例中，刀柄1成錐體形狀，上端中心開有螺紋軸孔，能夠被銑床等設備的主軸所裝夾；刀柄連接塊2的上部形狀和刀柄1相契合，刀柄1的底部設有導向圓柱，保證刀柄1和刀柄連接塊2的同軸度以及便于各螺紋孔定位；刀柄1和刀柄連接塊2通過正立的內六角螺釘連接，刀柄連接塊2上部開有四個螺紋孔用來和刀柄1連接，安裝的時候只要把刀柄1和刀柄連接塊2相應的凸臺與臺階對齊合上就行了。

所述活塞套裝在缸筒7內且與缸筒7內壁間存在極小間隙，活塞9穿過端蓋，且和端蓋11間形成極小間隙；所述氣壓壓板6套裝在缸筒7內且與缸筒7內壁間存在極小間隙；所述儲氣套8與缸筒7間采用O型圈密封。

所述滾輪安裝座的下端的左右兩側分別伸出兩個滾輪安裝軸，滾輪安裝軸在靠近滾輪安裝座的一端設有凸臺，先將定位套筒14穿入滾輪安裝軸，靠著凸臺，再穿入滾輪12，滾輪安裝軸的最外邊的端部有螺紋將鎖緊螺母13擰入使?jié)L輪12固定；兩個定位套筒的作用主要是保證兩個滾輪對于中心線的對稱度，并且使?jié)L輪12固定，滾輪12的形狀是特殊設計的是為了保證刀具在X-Y平面運動時不會損傷材料表面；由于活塞與滾輪安裝座一體成型，因此活塞9、滾輪12和定位套筒14作為一體式零件，保證他們能夠同時旋轉。

本實用新型的工作過程為：

當滾輪12下壓工件表面時，被加工的工件表面給滾輪12一個向上的力，與滾輪安裝座一體成型的活塞9便會向上運動，活塞9便推著缸筒7內腔內的氣體向上運動，氣體便會對氣壓壓板6產生向上的推力，氣壓壓板6與力傳感器5連接，因此力傳感器5也會受力并檢測力的大??；然后力傳感器5通過信號連接線將滾壓力信號輸出到機床控制裝置的顯示儀表上，這樣刀頭滾壓工件表面的滾壓力值都顯示在了顯示儀表上，每個滾壓力值下，工件表面的加工效果不同，通過機床控制裝置調節(jié)刀柄連接架4的進氣裝置的進氣大小，進氣裝置的氣體通過進氣組件進入刀柄連接架4的連接架進氣口，連接架進氣口通過儲氣套進氣口進入進氣腔，然后從進氣腔通過缸筒進氣口進入缸筒7的內腔，結合活塞上相應結構的設計，然后推動活塞9向下運動，進而滾輪組件也向下運動，從而實現(xiàn)恒定滾壓力的滾壓。