一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，包括一個(gè)一側(cè)設(shè)有夾持柄的套筒，所述的套筒中安裝一根導(dǎo)桿，導(dǎo)桿前端固定的基座上設(shè)有一個(gè)安裝一滾壓球體的行星支架；套筒中導(dǎo)桿的后端依次裝有S型稱重傳感器、支撐板及用于傳遞力以及緩沖的彈簧，彈簧的后端裝有固定于套筒的加載螺釘；所述S型稱重傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)線連接一能夠?qū)崟r(shí)顯示出滾壓力的壓力顯示儀。本發(fā)明通過(guò)加載螺釘精確調(diào)節(jié)所需滾壓力，通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)顯示滾壓數(shù)據(jù)，通過(guò)套筒中裝有的彈簧，在表面滾壓強(qiáng)化過(guò)程中緩沖吸震，減輕傳感器與導(dǎo)桿之間的剛性碰撞。本發(fā)明通用性強(qiáng)，不僅可以用來(lái)滾壓外圓面，還可以用來(lái)滾壓平面。
【專利說(shuō)明】
一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于表面加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種表面滾壓強(qiáng)化裝置，特別是涉及一種軸類零件外圓以及端面的滾壓強(qiáng)化加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬零件的失效破壞往往從零件表面開(kāi)始，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在經(jīng)過(guò)一定循壞次數(shù)的交變應(yīng)力后的疲勞斷裂失效、齒輪傳動(dòng)的磨損失效以及發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的腐蝕和磨損失效等。在上述機(jī)械零件的失效形式中，疲勞失效破壞占據(jù)80%以上，且破壞前往往很難察覺(jué)，結(jié)果造成重大事故。磨損不僅產(chǎn)生磨肩，引起零件的失效，還會(huì)加劇材料的腐蝕，同樣也是零件失效中不可忽視的因素。因此，如何提高金屬材料的磨損以及疲勞性能，對(duì)于延長(zhǎng)金屬零部件的使用壽命，保障機(jī)械設(shè)備更加可靠安全地運(yùn)行具有非常重要的意義。
[0003]為了達(dá)到上述目的，必需對(duì)金屬材料表面進(jìn)行改性處理。表面滾壓強(qiáng)化加工作為一種表面改性處理方法，可以顯著提高滾壓表面的顯微硬度、降低表面粗糙度以及在滾壓表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而提高滾壓表面的耐磨性能和疲勞性能。該方法具有操作簡(jiǎn)單，加工表面質(zhì)量好，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如曲軸圓角滾壓、軸類零件的外圓滾壓以及平面的滾壓等。目前，滾壓表面強(qiáng)化裝置已發(fā)展處各種各樣的形式，有專門(mén)針對(duì)曲軸圓角滾壓的裝置，有實(shí)現(xiàn)材料納米化的滾壓裝置，也有針對(duì)環(huán)面的端面滾壓裝置等。然而，這些滾壓裝置存在以下缺點(diǎn):專用性強(qiáng)，只適合某一類零件的滾壓;不能實(shí)現(xiàn)滾壓力的精確控制和實(shí)時(shí)顯示;不能定性地研究滾壓對(duì)材料表面強(qiáng)化作用的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種通用性強(qiáng)、滾壓力可以精確控制和實(shí)時(shí)顯示以及能定性研究滾壓力對(duì)材料表面強(qiáng)化作用影響的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，它解決了現(xiàn)有表面滾壓技術(shù)存在的上述問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，包括一個(gè)一側(cè)設(shè)有夾持柄的套筒，所述的套筒中安裝一根導(dǎo)桿，導(dǎo)桿前端固定的基座上設(shè)有一個(gè)安裝一滾壓球體的行星支架;套筒中導(dǎo)桿的后端依次裝有S型稱重傳感器、支撐板及用于傳遞力以及緩沖的彈簧，彈簧的后端裝有固定于套筒的加載螺釘;所述S型稱重傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)線連接一能夠?qū)崟r(shí)顯示出滾壓力的壓力顯示儀。
[0006]本發(fā)明所述的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，其特征還在于，
[0007]所述基座與行星支架底面之間設(shè)有鋼珠支撐，通過(guò)內(nèi)六角螺釘固定，內(nèi)六角螺釘與行星支架之間為間隙配合，行星支架可以在基座中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]所述行星支架底面、基座內(nèi)端面開(kāi)有安裝鋼珠的環(huán)形圓弧凹槽。
[0009]所述導(dǎo)桿和套筒上分別設(shè)有限制導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)及位移的銷子和導(dǎo)向槽。
[0010]所述彈簧采用中載型或重載型模具彈簧制作。
[0011 ]本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置與現(xiàn)有的滾壓裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)該滾壓裝置通用性強(qiáng)，滾壓過(guò)程中所需要的滾壓力可以通過(guò)加載螺釘精確調(diào)節(jié)，不僅可以用來(lái)滾壓外圓面，還可以用來(lái)滾壓平面。
[0013](2)滾壓力可以精確控制以及實(shí)時(shí)顯示。不同于現(xiàn)有的表面滾壓裝置，本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置安裝了壓力傳感器，傳感器數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳送到顯示裝置顯示出來(lái)。此夕卜，傳感器下端裝有彈簧，可以緩沖吸震，減輕傳感器與導(dǎo)桿之間的剛性碰撞。
[0014](3)可以定性分析滾壓對(duì)滾壓表面強(qiáng)化作用的影響。由于該裝置的滾壓力可以精確控制以及實(shí)時(shí)顯示，這對(duì)于定性地分析滾壓對(duì)表面強(qiáng)化作用的影響非常有用。可以廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)以及科研。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置外圓滾壓示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置端面滾壓示意圖。
[0018]圖中，1.滾壓球體，2.銷軸，3.行星支架，4.基座，5.導(dǎo)桿，6.套筒，7.銷子和導(dǎo)向槽，8.夾持柄，9.S型稱重傳感器，10.支撐板，11.彈簧，12.加載螺釘，13.內(nèi)六角螺釘，14.鋼珠，15.壓力顯示儀，16.工件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]—種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，如圖1所示，包括一個(gè)一側(cè)設(shè)有夾持柄8的套筒6，套筒6中安裝一根導(dǎo)桿5，導(dǎo)桿5前端固定的基座4上設(shè)有一個(gè)安裝一滾壓球體I的行星支架3;套筒6中導(dǎo)桿5的后端依次裝有S型稱重傳感器9、支撐板10及用于傳遞力以及緩沖的彈簧11，彈簧11的后端裝有固定于套筒6的加載螺釘12; S型稱重傳感器9經(jīng)數(shù)據(jù)線連接一能夠?qū)崟r(shí)顯示出滾壓力的壓力顯示儀15;基座4與行星支架3底面之間設(shè)有鋼珠14支撐，通過(guò)內(nèi)六角螺釘13固定，內(nèi)六角螺釘13與行星支架3之間為間隙配合，行星支架3可以在基座4中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]本發(fā)明行星支架3底面、基座4內(nèi)端面開(kāi)有安裝鋼珠14的環(huán)形圓弧凹槽;導(dǎo)桿5和套筒6上分別設(shè)有限制導(dǎo)桿5轉(zhuǎn)動(dòng)及位移的銷子和導(dǎo)向槽7。
[0022]本發(fā)明彈簧11采用中載型或重載型模具彈簧制作，便于減少整個(gè)裝置的尺寸以及重量。
[0023]本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置進(jìn)行外圓滾壓實(shí)施方式，如圖2所示，滾壓外圓時(shí)，滾壓裝置通過(guò)夾持柄8安裝在車床的刀架上，使?jié)L壓裝置軸線垂直于工件16外圓表面。壓力傳感器9數(shù)據(jù)線連接壓力顯示儀15，微調(diào)整刀架位置使?jié)L壓球體I接觸工件16，并使壓力顯示儀15讀數(shù)顯示為零;然后調(diào)整加載螺釘12，待壓力顯示儀15讀數(shù)達(dá)到預(yù)定的滾壓力時(shí)停止加載;最后調(diào)整好車床相關(guān)參數(shù)并啟動(dòng)車床，通過(guò)車床刀架帶動(dòng)本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置作軸向移動(dòng)，完成工件16外圓表面的滾壓強(qiáng)化加工。
[0024]本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置進(jìn)行平面滾壓實(shí)施方式，如圖3所示，滾壓平面時(shí)，滾壓裝置通過(guò)夾持柄8安裝在車床的刀架上，使?jié)L壓裝置軸線垂直于待滾壓平面。壓力傳感器9數(shù)據(jù)線連接壓力顯示儀15，微調(diào)整刀架位置使?jié)L壓球體I接觸工件16待滾壓表面，并使壓力顯示儀15讀數(shù)顯示為零;然后調(diào)整加載螺釘12，待壓力顯示儀15讀數(shù)達(dá)到預(yù)定的滾壓力時(shí)停止加載;最后調(diào)整好車床參數(shù)并啟動(dòng)車床，通過(guò)車床刀架帶動(dòng)本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置作徑向移動(dòng)，完成工件16平面的滾壓強(qiáng)化加工。
[0025]本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置工作時(shí)，滾壓球體I與工件表面接觸，由于滾壓球體I通過(guò)銷軸2安裝在基座4的行星支架3內(nèi)，平穩(wěn)性好;滾壓球體I接觸形式為均勻的點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)力大，超過(guò)了材料的屈服極限，于是工件表面材料產(chǎn)生劇烈的彈塑性變形，形成塑性流動(dòng)，將工件的表面粗糙度降低，表面顯微硬度提高，并在工件表面產(chǎn)生了有益的殘余壓應(yīng)力。工件表層材料性質(zhì)的改變，使工件的磨損以及疲勞性能得到增強(qiáng)，使用壽命得到提高。
[0026]本發(fā)明表面滾壓強(qiáng)化加工裝置通用性強(qiáng)，滾壓過(guò)程中所需要的滾壓力則可以通過(guò)加載螺釘12精確調(diào)節(jié)，不僅可以用來(lái)滾壓外圓面，還可以用來(lái)滾壓平面，如果通過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)裝夾和編程，還可以滾壓自由曲面。
[0027]上述實(shí)施方式只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，不是用來(lái)限制發(fā)明的實(shí)施與權(quán)利范圍，凡依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)專利保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，包括一個(gè)一側(cè)設(shè)有夾持柄(8)的套筒(6)，其特征在于，所述的套筒(6)中安裝一根導(dǎo)桿(5)，導(dǎo)桿(5)前端固定的基座(4)上設(shè)有一個(gè)安裝一滾壓球體(I)的行星支架(3);套筒(6)中導(dǎo)桿(5)的后端依次裝有S型稱重傳感器(9)、支撐板(10)及用于傳遞力以及緩沖的彈簧(11)，彈簧(11)的后端裝有固定于套筒(6)的加載螺釘(12);所述S型稱重傳感器(9)經(jīng)數(shù)據(jù)線連接一能夠?qū)崟r(shí)顯示出滾壓力的壓力顯示儀(15)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，其特征在于，所述基座(4)與行星支架(3)底面之間設(shè)有鋼珠(14)支撐，通過(guò)內(nèi)六角螺釘(13)固定，內(nèi)六角螺釘(13)與行星支架(3)之間為間隙配合，行星支架(3)可以在基座(4)中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，其特征在于，所述行星支架(3)底面、基座(4)內(nèi)端面開(kāi)有安裝鋼珠(14)的環(huán)形圓弧凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，其特征在于，所述導(dǎo)桿(5)和套筒(6)上分別設(shè)有限制導(dǎo)桿(5)轉(zhuǎn)動(dòng)及位移的銷子和導(dǎo)向槽(7)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，其特征在于，所述彈簧(II)采用中載型或重載型模具彈簧制作。
【文檔編號(hào)】B23P9/02GK105945510SQ201610339795
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】屈盛官, 潘玉祥, 李剛, 李小強(qiáng)
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)