CN100588724C - 高温喷丸的试样旋转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械加工技术领域的高温喷丸的试样旋转装置，包括转动轴、轴类试样夹具、连接系统、机体、转动系统和试样加热系统，转动轴的一端固定轴类试样夹具，另一端通过连接系统水平固定在机体上并与转动系统相连，转动轴置于连接系统的金属管中，并借助轴承与试样加热系统相连，而轴类试样夹具置于试样加热系统中，连接系统和轴类试样夹具均外套有塑料套管。本发明用于夹持和转动轴类试样特别是有色金属如镁合金试样，并对此试样先进行高温加热提高其塑性变形能力，最高温度可达300℃，然后再进行喷丸处理，以此来提高处理后试样表面状态的均匀性和稳定性，进而更大程度地提高其疲劳性能，同时防止铁屑等杂质污染试样。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工技术领域的装置，更确切地说，是一种高温喷丸的试样旋转装置。
背景技术
众所周知，喷丸处理可以增加试样的疲劳寿命和疲劳强度，清理机械零件的表面卫生，提高工件表面油漆、镀锌工艺质量等；而对于塑性较差的金属如镁合金来说，喷丸处理的强化效果是有限的，为了更大程度地提高塑性较差的金属如镁合金的喷丸强化效果，人们又发展了高温喷丸，与室温喷丸相比，高温喷丸能导致更大的塑性变形，引起更大的残余压应力，并且能增强残余应力的稳定性，所以高温喷丸对提高疲劳寿命和疲劳强度更有效。但在对金属试样进行高温喷丸处理时，试样表面状态的均匀性是衡量喷丸效果的重要指标，直接关系着高温喷丸处理后的疲劳寿命和疲劳强度，而试样温度的均匀性、试样与转动轴之间的同心度以及转动轴的转动速度是影响喷丸均匀性的主要因素之一。同时高温喷丸处理时夹具和转动轴也会引入铁屑等杂质，会降低喷丸处理后有色金属工件的腐蚀性能。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利申请号为200510053894.1，公开号为CN1668143A，该专利提供了一种工件加热装置，该装置采用高频感应，可对多种尺寸，形状的工件，按照多个连续的方式进行加热，通用性较高。但该装置没有装卡轴类试样且可旋转的夹具，无法使镁合金得到均匀喷丸，且该装置结构复杂，体积大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高温喷丸的试样旋转装置，使其用于夹持和转动轴类试样特别是有色金属如镁合金试样，其中的加热系统可对试样进行加热，最高加热温度可达300℃，且可方便地控温，以此来提高高温喷丸处理后试样表面状态的均匀性，更大程度地增加试样表面的残余压应力，同时防止铁屑等杂质污染试样。
本发明是以下述技术方案实现的，本发明包括转动轴、轴类试样夹具、连接系统、机体、转动系统和试样加热系统，连接关系为：转动轴的一端固定轴类试样夹具，另一端通过连接系统水平固定在机体上并与转动系统相连，转动轴置于连接系统的金属圆筒中，并借助轴承与试样加热系统相连，而轴类试样夹具置于试样加热系统中，连接系统和轴类试样夹具均外套有塑料套管。
所述转动轴包括两段，第一段通过连接系统水平固定在机体上，并与转动系统相连，第二段与轴类试样夹具相连，第二段设置尖头和凹槽。
所述轴类试样夹具，包括试样、分度卡盘、尖头夹紧螺钉、平头定位螺钉、标准归零样品、套管夹头和塑料套管，连接关系为：尖头夹紧螺钉连接转动轴第二段的凹槽与套管夹头上的螺孔，将套管夹头固定在转动轴上，转动轴的尖头与标准归零样品或试样上的孔相接触，尖头的锥度与标准归零样品端面或试样端面的锥度相同，而平头定位螺钉通过套管夹头前端的螺孔，将标准归零样品或试样固定于套管夹头另一端，套管夹头与部分转动轴置于塑料套管内部，分度卡盘凹面与套管夹头外表面靠紧，分度卡盘的中心孔与平头定位螺钉对准。
所述标准归零样品，其直径与套管夹头的内直径相同。
所述尖头夹紧螺钉的尖端锥度应与转动轴第二段上的凹槽锥度相同。
所述套管夹头与转动轴相连的一端设置六个螺孔，六个尖头夹紧螺钉通过六个螺孔把套管夹头固定在转动轴上。套管夹头另一端设置三个螺孔，三个平头定位螺钉通过三个螺孔把标准归零样品或试样固定在轴类试样夹具里。
所述分度卡盘，其凹面曲率与套管夹头外径曲率半径相同，当夹紧试样时，放置于套管夹头的三个螺孔之上，精确控制平头定位螺钉的旋入深度，以控制三个平头定位螺钉的旋入深度相同。
所述连接系统包括圆板、内六角圆柱头螺钉、轴承、轴和金属圆筒，其中，三个内六角圆柱头螺钉用于把转动轴固定在轴上，轴套在轴承里并通过圆板和另三个内六角圆柱头螺钉水平固定在机体内部，轴的一端与转动系统相连，金属圆筒的一端用于固定试样加热系统，另一端通过圆板和内六角圆柱头螺钉水平固定在机体上，金属圆筒外套有塑料套管。
所述转动系统包括转动电机、调频器和平台，连接关系为：转动电机连接一个调频器后固定在平台上，并与转动轴相连，用于带动试样匀速旋转。
所述调频器的调频范围为0Hz～60Hz，转动轴在转动电机带动下的旋转速度视试样喷丸效果可变频调节，调节范围为1转/秒～20转/秒。
所述试样加热系统，包括凹型壳体和电加热装置。
所述凹型壳体包括绝热板、轴承、绝热橡胶和金属板，绝热板呈凹槽状且位于整个凹型壳体的下部，金属板呈凹槽状且位于整个凹型壳体的上部，轴承嵌于凹型壳体的侧面，而绝热橡胶粘贴于整个凹型壳体的外部。
所述电加热装置，包括电加热元件和控制系统。控制系统与电加热元件连接，电加热元件置于凹型壳体的绝热板与金属板之间。
所述控制系统，包括压电陶瓷片、压电陶瓷片分压电阻、定温双金属片温度控制器、发光二级管、发光二级管分压电阻和电源线，连接关系为：压电陶瓷片和压电陶瓷片分压电阻串联后与定温双金属片温度控制器并联，将并联后的压电陶瓷片、压电陶瓷片分压电阻和定温双金属片温度控制器再与电加热元件串联，发光二级管和发光二级管分压电阻串联后接在电源线两端。
本发明工作时，首先把连接有调频器的转动电机固定在平台上，并把一端固定有轴类试样夹具的转动轴通过连接系统固定在转动电机上，然后再把一端固定有凹型壳体的金属圆筒通过圆板和内六角圆柱头螺钉水平固定在机体上，在轴类试样夹具、部分转动轴及金属圆筒外面套上塑料套管。试验时，把标准归零样品放入轴类试样夹具中，并与转动轴接触，旋转三个平头定位螺钉至接触标准归零样品，取出标准归零样品，放入待加工的试样使其端面的孔与转动轴紧密接触，利用分度卡盘和紧定螺丝刀旋转平头定位螺钉至夹紧待加工的试样，同时保持三个平头定位螺钉旋转的方向和角度一致。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的轴类试样夹具结构紧凑，夹持或卸载试样方便，并能够有效保证试样与转动轴的同心度和平行度，完全防止铁质夹具对有色金属试样的污染；同时，在转动电机的带动和试样加热系统的作用下，试样实现了匀速旋转和均匀受热，可使试样得到均匀、稳定的高温喷丸效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的试样加热系统局部示意图；
图3是本发明试样加热系统的控制系统局部示意图；
图4是本发明的轴类试样夹具示意图；
图5是本发明轴类试样夹具的分度卡盘示意图
在上述附图中，1-转动电机，2-调频器，3-平台，4-机体，5-转动轴，6-轴类试样夹具，7-试样，8-轴承，9-绝热橡胶，10-圆板，11-内六角圆柱头螺钉，12-轴，13-分度卡盘，14-金属圆筒，15-绝热板，16-金属板，17-电加热元件，18-控制系统，19-发光二级管，20-电源线，21-平头定位螺钉，22-尖头夹紧螺钉，23-标准归零样品，24-套管夹头，25-塑料套管，26-压电陶瓷片，27-压电陶瓷片分压电阻，28-定温双金属片温度控制器，29-发光二级管分压电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2、3、4和5所示，本实施例包括转动轴5、轴类试样夹具6、连接系统、机体4、转动系统和试样加热系统，连接关系为：转动轴5的一端固定轴类试样夹具6，另一端通过连接系统水平固定在机体4上并与转动系统相连，转动轴5置于连接系统的金属圆筒14中，并借助轴承8与试样加热系统相连，而轴类试样夹具6置于试样加热系统中，连接系统和轴类试样夹具6均外套有塑料套管25。
所述转动轴5包括两段，第一段通过连接系统水平固定在机体4上，并与转动系统相连，第二段与轴类试样夹具6相连，第二段设置尖头和凹槽。
如图4所示，所述轴类试样夹具6，包括试样7、分度卡盘13、尖头夹紧螺钉22、平头定位螺钉21、标准归零样品23、套管夹头24和塑料套管25，连接关系为：尖头夹紧螺钉22连接转动轴5第二段的凹槽与套管夹头24上的螺孔，将套管夹头24固定在转动轴5上，转动轴5的尖头与标准归零样品23或试样7上的孔相接触，尖头的锥度与标准归零样品23端面或试样7端面的锥度相同，而平头定位螺钉21通过套管夹头24前端的螺孔，将标准归零样品23或试样7固定于套管夹头24另一端，套管夹头24与部分转动轴5置于塑料套管25内部，分度卡盘13凹面与套管夹头24外表面靠紧，分度卡盘13的中心孔与平头定位螺钉21对准。
所述标准归零样品23，其直径与套管夹头24的内直径相同。
所述尖头夹紧螺钉22的尖端锥度应与转动轴5第二段上的凹槽锥度相同。
所述套管夹头24与转动轴5相连的一端设置六个螺孔，六个尖头夹紧螺钉22通过六个螺孔把套管夹头24固定在转动轴5上。套管夹头24另一端设置三个螺孔，三个平头定位螺钉21通过三个螺孔把标准归零样品23或试样7固定在轴类试样夹具6里。
如图5所示，所述分度卡盘13，其凹面曲率与套管夹头24外径曲率半径相同，当夹紧试样7时，放置于套管夹头24的三个螺孔之上，精确控制平头定位螺钉21的旋入深度，以控制三个平头定位螺钉21的旋入深度相同。
如图1所示，所述连接系统包括圆板10、内六角圆柱头螺钉11、轴承8、轴12和金属圆筒14，其中，三个内六角圆柱头螺钉11用于把转动轴5固定在轴12上，轴12套在轴承8里并通过圆板10和另三个内六角圆柱头螺钉11水平固定在机体4内部，轴12的一端与转动系统相连，金属圆筒14的一端用于固定试样加热系统，另一端通过圆板10和内六角圆柱头螺钉11水平固定在机体4上，金属圆筒14外套有塑料套管25。
如图1所示，所述转动系统包括转动电机1、调频器2和平台3，连接关系为：转动电机1连接一个调频器2后固定在平台3上，并与转动轴5相连，用于带动试样7匀速旋转。
所述调频器2的调频范围为0Hz～60Hz，转动轴5在转动电机1带动下的旋转速度视试样7喷丸效果可变频调节，调节范围为1转/秒～20转/秒。
如图1和2所示，所述试样加热系统，包括凹型壳体和电加热装置。所述凹型壳体，包括绝热板15、轴承8、绝热橡胶9和金属板16，连接关系为：绝热板15呈凹槽状且位于整个凹型壳体的下部，金属板16呈凹槽状且位于整个凹型壳体的上部，轴承8嵌于凹型壳体的侧面，而绝热橡胶9粘贴于整个凹型壳体的外部。
如图2和3所示，所述电加热装置，包括电加热元件17和控制系统18。电加热元件17连接控制系统18。
所述电加热元件17置于凹型壳体的绝热板15与金属板16之间，并根据凹型壳体的尺寸选用相应的条数，电加热元件17的外壳选用铜质或不锈钢材料。
如图3所示，所述控制系统18，包括压电陶瓷片26、压电陶瓷片分压电阻27、定温双金属片温度控制器28、发光二级管19、发光二级管分压电阻29和电源线20，连接关系为：压电陶瓷片26和压电陶瓷片分压电阻27串联后与定温双金属片温度控制器28并联，将并联后的压电陶瓷片26、压电陶瓷片分压电阻27和定温双金属片温度控制器28再与电加热元件17串联，发光二级管19和发光二级管分压电阻29串联后接在电源线20两端。
所述定温双金属片温度控制器28为若干片，型号选用KSD突跳式，触点为常闭型，动作温度选为0～300℃不等，并根据试验要求选用不同动作温度的定温双金属片温度控制器28。
本实施例工作时，首先把连接有调频器2的转动电机1固定在平台3上，并把一端固定有轴类试样夹具6的转动轴5通过连接系统固定在转动电机1上，然后再把一端固定有凹型壳体的金属圆筒14通过圆板10和内六角圆柱头螺钉11水平固定在机体4上，在轴类试样夹具6、部分转动轴5及金属圆筒14外面套上塑料套管25。试验时，把标准归零样品23放入轴类试样夹具6中，并与转动轴5接触，旋转三个平头定位螺钉21至接触标准归零样品23，取出标准归零样品23，放入待加工的试样7使其端面的孔与转动轴5紧密接触，利用分度卡盘13和紧定螺丝刀旋转平头定位螺钉21至夹紧待加工的试样7，同时保持三个平头定位螺钉21旋转的方向和角度一致。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的轴类试样夹具6结构紧凑，夹持或卸载试样7方便，并能够有效保证试样7与转动轴5的同心度和平行度，完全防止铁质夹具对有色金属试样7的污染；同时，在转动电机1的带动和试样加热系统的作用下，试样7实现了匀速旋转和均匀受热，可使试样7得到均匀、稳定的高温喷丸效果。
Claims (9)
1、一种高温喷丸的试样旋转装置，其特征在于，包括转动轴、轴类试样夹具、连接系统、机体、转动系统和试样加热系统，转动轴的一端固定轴类试样夹具，另一端通过连接系统水平固定在机体上并与转动系统相连，转动轴置于连接系统的金属圆筒中，并通过轴承与试样加热系统相连，轴类试样夹具置于试样加热系统中，连接系统和轴类试样夹具均外套有塑料套管，转动轴包括两段，第一段通过连接系统水平固定在机体上，并与转动系统相连，第二段与轴类试样夹具相连，第二段设置尖头和凹槽。
2、根据权利要求1所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述轴类试样夹具，包括试样、分度卡盘、尖头夹紧螺钉、平头定位螺钉、标准归零样品、套管夹头和塑料套管，尖头夹紧螺钉连接转动轴第二段的凹槽与套管夹头上的螺孔，将套管夹头固定在转动轴上，转动轴的尖头与标准归零样品或试样上的孔相接触，尖头的锥度与标准归零样品端面或试样端面的锥度相同，而平头定位螺钉通过套管夹头前端的螺孔，将标准归零样品或试样固定于套管夹头另一端，套管夹头与部分转动轴置于塑料套管内部，分度卡盘凹面与套管夹头外表面靠紧，分度卡盘的中心孔与平头定位螺钉对准。
3、根据权利要求2所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述标准归零样品直径与套管夹头的内直径相同，所述尖头夹紧螺钉的尖端锥度应与转动轴第二段上的凹槽锥度相同，所述分度卡盘凹面曲率与套管夹头外径曲率半径相同。
4、根据权利要求2所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述套管夹头与转动轴相连的一端设置六个螺孔，六个尖头夹紧螺钉通过六个螺孔把套管夹头固定在转动轴上，套管夹头另一端设置三个螺孔，三个平头定位螺钉通过三个螺孔把标准归零样品或试样固定在轴类试样夹具里。
5、根据权利要求1所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述连接系统包括圆板、内六角圆柱头螺钉、轴承、轴和金属圆筒，其中，三个内六角圆柱头螺钉用于把转动轴固定在轴上，轴套在轴承里并通过圆板和另三个内六角圆柱头螺钉水平固定在机体内部，轴的一端与转动系统相连，金属圆筒的一端用于固定试样加热系统，另一端通过圆板和内六角圆柱头螺钉水平固定在机体上，金属圆筒外套有塑料套管。
6、根据权利要求1所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述转动系统包括转动电机、调频器和平台，转动电机连接一个调频器后固定在平台上，并与转动轴相连，用于带动试样匀速旋转。
7、根据权利要求6所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述调频器的调频范围为0Hz～60Hz，转动轴的旋转速度调节范围为1转/秒～20转/秒。
8、根据权利要求1所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述试样加热系统，包括凹型壳体和电加热装置，其中：所述凹型壳体包括绝热板、轴承、绝热橡胶和金属板，绝热板呈凹槽状且位于整个凹型壳体的下部，金属板呈凹槽状且位于整个凹型壳体的上部，轴承嵌于凹型壳体的侧面，而绝热橡胶粘贴于整个凹型壳体的外部；电加热装置包括电加热元件和控制系统，电加热元件和控制系统连接，电加热元件置于凹型壳体的绝热板与金属板之间。
9、根据权利要求8所述的高温喷丸的试样旋转装置，其特征是，所述控制系统，包括压电陶瓷片、压电陶瓷片分压电阻、定温双金属片温度控制器、发光二级管、发光二级管分压电阻和电源线，压电陶瓷片和压电陶瓷片分压电阻串联后与定温双金属片温度控制器并联，将并联后的压电陶瓷片、压电陶瓷片分压电阻和定温双金属片温度控制器再与电加热元件串联，发光二级管和发光二级管分压电阻串联后接在电源线两端。
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