CN101774105B - 一种重力型可调滚压工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重力型可调滚压工具，该滚压工具是由重力换向机构、重力牵引机构、滚柱式滚压头或滚珠式滚压头组成；重力换向机构通过三组定滑轮和相配的牵引绳达到换向目的；重力牵引机构通过悬挂重物产生恒定的拉力，利用重力换向机构把重物的拉力转换成对工件的滚压力；滚柱式滚压头或滚珠式滚压头固接在重力牵引机构中的滚压轴上，直接对工件进行滚压加工。该滚压工具通过这三个机构在工件表面发生微小或较大起伏时，都能保证滚压力恒定，并且可以通过改变悬挂重物质量方便快捷的改变滚压力。该滚压工具结构简单，制作方便，成本低廉，可以直接在普通车床上装夹使用。

Description

一种重力型可调滚压工具

技术领域

本发明涉及滚压加工工具，具体是指一种重力型可调滚压工具。

背景技术

切削加工通常对零件的表面完整性会有一定的破坏，如产生粗糙表面、裂纹、拉伸残余应力等，因此某些关键零件在切削加工后会进行一定的表面光整和强化处理。滚压加工就是公知的一种，该工艺通过硬度高且表面光滑的滚珠、滚柱或钻石对零件表层作深度为几十个微米压入的同时与零件发生相对滚动或滑动，施加一定的压力使工件深度几百微米的表层达到塑性变形，从而修整工件表面的微观几何形状、降低表面粗糙度，同时使零件表层金相组织细化并产生表面残余压应力从而得到表面性能优越的精密镜面工件。

滚压加工主要应用于规则零件如圆柱外表面或内孔以及平面的加工，随着模具工业、汽车工业和航天航空工业中异形表面零件的应用越来越多，滚压加工也逐渐扩展到这些非规则的数码零件模具、汽车零件模具和涡轮机叶片等领域。对这种自由型面的零件进行滚压加工，最关键的技术问题是在滚压加工的过程中如何保证滚压力的恒定，因为滚压力的大小决定着滚压塑性变形和冷作硬化的深度，所以保证滚压力的一致对提高滚压表面质量非常重要。

目前保证滚压力恒定最有效的方法主要有以下两种：第一种，如德国专利DE19534631A1所公开的方案，它是通过高压液油直接顶住滚珠，当工件表面发生起伏时，滚珠将在滚珠套内自动调整位置。这种方法可以通过油压的恒定来保证滚压加工中滚压力的恒定，但是它的调节范围(100μm量级之内)有限，并且需要高压液油系统以及油液回收装置，另外这种方法对加工设备和环境的要求非常高。第二种，如美国专利US20090178261A1所公开的方案，研制了一种力传感器嵌入式滚压工具，通过力传感器测量滚压头对工件的滚压力大小，然后通过计算机设计力补偿策略保持滚压过程中滚压力大小的恒定。这种方法可以有效的保证滚压力恒定，但是需要一套复杂的控制系统和昂贵的设备仪器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种适用于有较大预加工形位误差的不规则工件的一种重力型可调滚压工具。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种重力型可调滚压工具是由重力换向机构、重力牵引机构和滚柱式滚压头或滚珠式滚压头组成：

所述重力换向机构由三组定滑轮组成，定滑轮由滑轮架、滑轮、光轴所组成，其联接关系如下：光轴与滑轮过盈配合并固定在滑轮架上，滑轮架沿端盖周向均匀分布并固定在端盖上；

所述重力牵引机构是由重物悬挂绳、重力牵引环、牵引绳、套筒、止推环、牵引绳固定块、滚压轴和直线轴承所组成，其联接关系如下：重物悬挂绳和牵引绳分别穿入并固定在重力牵引环的重物悬挂绳孔和牵引绳孔内；牵引绳绕过滑轮后穿过止推环上的阶梯孔并固接在牵引绳固定块上，牵引绳固定块与止推环固接，重力牵引环和止推环与套筒间隙配合并在套筒中沿轴向滑动；止推环与滚压轴螺纹联接并由螺母锁紧，可滑动的滚压轴安装在直线轴承内；

所述滚柱式滚压头主要由圆柱滚子轴承、滚压头座和阶梯轴组成，阶梯轴与滚压头座间隙配合，圆柱滚子轴承与阶梯轴为过盈配合；

所述滚珠式滚压头主要由滚珠式滚压头座、小滚珠、大滚珠、橡胶垫片和弹簧垫片组成，其联接形式为：沿滚珠式滚压头座的阶梯孔底周边安装一圈小滚珠，在小滚珠上安放一颗大滚珠，在大滚珠与滚珠式滚压头座的阶梯孔之间依次安装一圈小滚珠、弹簧垫片和橡胶垫片。

所述重力牵引机构的重力牵引环的凸台加工有与安全螺母相配的螺纹。

所述重力牵引机构的止推环、重力牵引环和套筒上切割有槽，槽中安装有限制了止推环和重力牵引环沿套筒周向旋转的导柱。

本发明与现有技术比具有以下突出的优点：

(1)本发明内置的重力换向机构形成自动补偿，即将悬挂物的重量转换成工件上所受滚压力，当工件存在预加工形位误差或本身就是非规则圆柱面或平面而使滚压工具在加工过程中存在一定的表面起伏时，仍能保持滚压过程中滚压力恒定不变。

(2)本发明可以方便快捷的通过改变悬挂重物的质量来改变滚压力。

(3)本发明对加工设备和环境的要求不高，适用范围宽，可以直接在普通车床上装夹使用。

(4)本发明结构简单，制作方便，成本相对低廉，

附图说明

图1为一种重力型可调滚压工具结构示意图。

图2为一种重力型可调滚压工具的内部结构装配图。

图3为图1中I部分的放大示意图。

图4为图1中II部分的放大示意图。

图5为图1中III部分的放大示意图。

图6为图1中A-A部分的局部剖视图。

图7为一种重力型可调滚压工具的滚柱式滚压头的结构示意图。

图8为一种重力型可调滚压工具的总体装配图。

图9为一种重力型可调滚压工具的滚珠式滚压头的结构示意图。

图10为图9中小滚珠的安放位置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步详细描述本发明，但本发明实施方式不仅限于此。

实施例1

此实施例在普通车床上进行。

一种重力型可调滚压工具由重力换向机构、重力牵引机构和滚柱式滚压头组成。

由图1、2可见，重力换向机构由方孔螺钉固接在端盖上的三组定滑轮组成，定滑轮由滑轮架7、滑轮9、光轴8、方孔螺钉4和螺母5所组成。其联接关系如下：三个滑轮架7通过三个方孔螺钉4和三个螺母5沿端盖18周向间隔120度固定；光轴8与滑轮9过盈配合并固定在滑轮架7上，形成固定在端盖上的三组定滑轮机构，通过这三组定滑轮机构与牵引绳11相配即可改变力的方向。

重力牵引机构由重物悬挂绳13、安全螺母14、重力牵引环15、牵引绳11、套筒12、止推环17、牵引绳固定块10、固定螺母16、滚压轴20和直线轴承3组成。其联接关系如下：重力牵引环15的周向边缘加工有均匀分布的三个牵引绳孔，中心凸台顶端开有重物悬挂绳孔，如图3可见，重物悬挂绳13穿入重力牵引环15重物悬挂绳孔内，由内六角平端紧定螺钉21固定。重力牵引环15与牵引绳11的连接形式如图4所示，牵引绳11穿入重力牵引环15牵引绳孔内，由内六角平端紧定螺钉22固定。如图5可见，牵引绳11绕过滑轮9后穿过止推环17上的阶梯孔，再穿入牵引绳固定块10的小孔由内六角平端紧定螺钉23固接，牵引绳固定块10通过点焊方式与止推环17固接。重力牵引环15和止推环17与套筒12间隙配合并在套筒12中沿轴向滑动，为了保证重力型可调滚压工具在工作过程中止推环17和重力牵引环15不会沿套筒12周向旋转，避免因旋转而造成牵引绳11扭转而从滑轮9上脱落，所以增加了导槽导柱机构，如图6所示，在止推环17、重力牵引环15和套筒12上切割出槽，然后安装导柱18，限制了止推环17和重力牵引环15沿套筒12周向的旋转。止推环17与滚压轴20螺纹联接并由固定螺母16锁紧，滚压轴20安装在直线轴承3内并沿直线轴承3轴向滑动。为了在不工作的情况下保证重力牵引环15不在自身重力下沿套筒12轴向滑动，造成牵引绳11松驰以至从滑轮9上脱落，故在不工作情况下由安全螺母14将重力牵引环15锁定，工作过程中应卸下安全螺母14。其工作方式为：当重物悬挂绳13受到重物的牵引力时，重力牵引环15沿套筒12轴向向套筒12底端滑动，拉力通过绕过滑轮9的牵引绳11使止推环17带动滚压轴20一起向与牵引环15运动方向相反的方向运动，通过滚柱式滚压头对工件产生恒定的推力，这样即完成了把重物的拉力转换成对工件推力的过程。

如图1可见，直线轴承3焊接在端盖19上，端盖19由周向均布的6颗圆柱头螺钉6与套筒12联接。

由图7可见，滚柱式滚压头由圆柱滚子轴承24、滚压头座25、顶环26、固定螺母27、阶梯轴28、垫片29组成。其联接形式为：阶梯轴28与滚压头座25间隙配合，圆柱滚子轴承24与阶梯轴28为过盈配合，用顶环26、垫片29、固定螺母27固定圆柱滚子轴承24，限制圆柱滚子轴承24沿阶梯轴28轴向运动，以避免在滚压过程中产生晃动。滚柱式滚压头通过三颗周向相距120度的内六角圆柱头螺钉2固定在滚压轴20上。其工作方式为：当滚压轴20传递推力时，使圆柱式滚压头接触工件并且产生推力等于悬挂重物的重力，此时圆柱滚子轴承24在旋转工件的作用下旋转。

由图8可见，通过两块固定板30点焊方式固定重力型可调滚压工具，在两块固定板30上焊接夹板31，可以直接通过夹板31把重力型可调滚压工具安装在普通车床的刀架上使用，在两块固定板30的底部焊接支承板32，重物悬挂绳13绕过一个固定在支承板32上的定滑轮35后直接悬挂重物，这样就可以通过悬挂特定质量的重物来获得对工件的恒定滚压力。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，把滚柱式滚压头换成滚珠式滚压头，滚珠式滚压头通过三颗周向相距120度的内六角圆柱头螺钉2固定在滚压轴20上。滚珠式滚压头的结构示意图如图9所示，滚珠式滚压头是由滚珠式滚压头座36、螺钉37、保持帽38、小滚珠39、大滚珠40、橡胶垫片41和弹簧垫片42组成。其联接形式为：如图10所示，沿滚珠式滚压头座36的阶梯孔底周边安装一圈小滚珠，在小滚珠上安放一颗大滚珠40，为使大滚珠40不晃动，在滚珠式滚压头座36的阶梯孔依次安装橡胶垫片41、弹簧垫片42。在小滚珠39、橡胶垫片41和弹簧垫片42外安装保持帽38，并通过三颗周向相距为120度的螺钉37将保持帽38固定在滚珠式滚压头座36上。其工作方式为：当滚压轴20传递推力时，使大滚珠40接触工件并且产生推力，这个推力等于悬挂重物的重力。此时大滚珠40在旋转工件的作用下旋转。小滚珠39的作用是为了保证在压力工作条件下大滚珠40能顺利旋转。

Claims (3)

1.一种重力型可调滚压工具，其特征在于：该滚压工具是由滚柱式滚压头和滚珠式滚压头中的一种以及重力换向机构和重力牵引机构组成：

所述重力换向机构由三组定滑轮组成，每组定滑轮由滑轮架(7)、滑轮(9)、光轴(8)所组成，其联接关系如下：光轴(8)与滑轮(9)过盈配合并固定在滑轮架(7)上，滑轮架(7)沿端盖(18)周向均匀分布并固定在端盖(18)上；

所述重力牵引机构是由重物悬挂绳(13)、重力牵引环(15)、牵引绳(11)、套筒(12)、止推环(17)、牵引绳固定块(10)、滚压轴(20)和直线轴承(3)所组成，其联接关系如下：重物悬挂绳(13)和牵引绳(11)分别穿入并固定在重力牵引环(15)的重物悬挂绳孔和牵引绳孔内；牵引绳(11)绕过滑轮(9)后穿过止推环(17)上的阶梯孔并固接在牵引绳固定块(10)上，牵引绳固定块(10)与止推环(17)固接，重力牵引环(15)和止推环(17)与套筒(12)间隙配合并在套筒(12)中沿轴向滑动；止推环(17)与滚压轴(20)螺纹联接并由螺母锁紧，可滑动的滚压轴(20)安装在直线轴承(3)内；

所述滚柱式滚压头主要由圆柱滚子轴承(24)、滚压头座(25)和阶梯轴(28)组成，阶梯轴(28)与滚压头座(25)间隙配合，圆柱滚子轴承(24)与阶梯轴(28)为过盈配合；

所述滚珠式滚压头主要由滚珠式滚压头座(36)、小滚珠(39)、大滚珠(40)、橡胶垫片(41)和弹簧垫片(42)组成，其联接形式为：沿滚珠式滚压头座(36)的阶梯孔底周边安装一圈小滚珠，在小滚珠(39)上安放一颗大滚珠(40)，在大滚珠(40)与滚珠式滚压头座(36)的阶梯孔之间依次安装一圈小滚珠(39)、弹簧垫片(42)和橡胶垫片(41)。

2.根据权利要求1所述的一种重力型可调滚压工具，其特征在于：所述重力牵引机构的重力牵引环(15)的凸台加工有与安全螺母(14)相配的螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种重力型可调滚压工具，其特征在于：所述重力牵引机构的止推环(17)、重力牵引环(15)和套筒(12)上切割有槽，槽中安装有限制了止推环(17)和重力牵引环(15)沿套筒(12)周向旋转的导柱(18)。

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