CN104384934B - 车削-等静压滚压复合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车削‑等静压滚压复合装置，包括复合刀具主体和等静压滚压体，复合刀具主体前端的上半部分上设置有刀片安装位置，刀片安装位置的下方设置有沿复合刀具主体内部向下倾斜的安装孔，等静压滚压体安装于安装孔前半部分中，复合刀具主体中设有与安装孔相通的通道，通道进口端设置有与液压装置相连的管道接头；等静压滚压体的液压柱塞外部套设有复位弹簧，复位弹簧的后端顶在液压柱塞尾部的外凸台上，前端顶在安装孔中的内凸台上；安装孔后半部分中设有密封螺钉，密封螺钉与液压柱塞之间设有与前述两者相接触的定位弹簧，通道的出口与设置定位弹簧的安装孔段相通。它能够实现工件表面等静压滚压强化，提高生产效率，降低生产成本。

Description

车削-等静压滚压复合装置
技术领域
本发明属于零件机械加工成型和表面强化技术，尤其是一种车削-等静压滚压复合装置。
背景技术
目前，现代机械领域对于零件表面质量和机械性能的要求日益增加，特别是在航天航空领域，为了满足零件高的抗疲劳、耐腐蚀和耐磨损性能的要求，在零件成型加工之后一般需要进行表面强化处理，以提高其使用性能和表面质量。目前对于回转体零件，传统的加工工艺一般需要在表面强化处理之前进行半精车或精车加工，大大提高了零件的制造周期。
等静压滚压工艺是一种航空航天类回转体零件表面强化的先进工艺，等静压滚压工具使用高压液压油支撑滚珠，实现表面滚压强化。等静压滚压能够实现工件和滚压头的柔性接触，保持滚压力恒定，并且加工之后能够实现工件表层纳米化，在工件表层产生较高的残余压应力，从而提高工件表面质量和抗疲劳性能。但是等静压滚压装置比较复杂，刀具体需要使用油管连接高压液压装置，换刀时间相对较长。使用车削和等静压滚压顺序处理的加工工艺不仅延长了零件的制造周期，降低了生产率，而且也会增加刀具的库存成本。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种车削-等静压滚压复合装置，它能够在车削工件的同时，实现工件表面等静压滚压强化，在提高工件抗疲劳性能和使用寿命的同时，提高生产效率，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种车削-等静压滚压复合装置，包括复合刀具主体和等静压滚压体，所述复合刀具主体前端的上半部分上设置有用于安装车刀的刀片安装位置，刀片安装位置的下方设置有沿复合刀具主体内部向下倾斜的安装孔，等静压滚压体安装于安装孔前半部分中，复合刀具主体中设有与所述安装孔相通的通道，通道的进口端设置有与液压装置相连的管道接头；
所述等静压滚压体包括压柱塞、节流阀、滚珠安装座和陶瓷滚珠，所述陶瓷滚珠安装于滚珠安装座内，且陶瓷滚珠的一部分处于滚珠安装座的外部，滚珠安装座的部分和陶瓷滚珠均设置于安装孔的外部，滚珠安装座固定在液压柱塞一端中，节流阀安装于液压柱塞另一端中，液压柱塞位于安装孔中，液压柱塞、滚珠安装座和节流阀中均设有连通的孔，所述孔的末端与安装孔连通；
液压柱塞外部套设有复位弹簧，复位弹簧的后端顶在液压柱塞尾部的外凸台上，前端顶在安装孔中的内凸台上；安装孔后半部分中设有密封螺钉，密封螺钉与液压柱塞之间设有与前述两者相接触的定位弹簧，所述通道的出口与设置定位弹簧的安装孔段相通。
所述复合刀具主体为块体结构，其下端通过固定安装有安装刀柄。
所述刀片安装位置保证加工时安装的车刀刀尖能够先于陶瓷滚珠接触工件表面。
所述安装孔向下倾斜的角度应保证加工过程中等静压滚压体垂直压紧工件表面。
所述滚珠安装座内的孔直通陶瓷滚珠表面，且滚珠受到液压油压紧后能够在滚珠安装座的腔体内部自由转动。
所述滚珠安装座前部设有防止液压油将陶瓷滚珠冲出滚珠安装座的液压油流出孔。
所述滚珠安装座外部套装O型密封圈，装入液压柱塞之后通过防脱螺栓固定。
所述液压柱塞外部和节流阀外部均套装有O型密封圈。
所述复位弹簧的压缩量为3-4mm。
所述定位弹簧的弹性模量大于复位弹簧的弹性模量。
本发明的复合刀具主体能够安装车刀、等静压滚压体，连接安装刀柄，通过油管接头连接高压油管，并且内部设计有高压液压油管道，能够引导液压油流向等静压滚压体。车刀固定在复合刀具主体前端的刀片安装位置，刀片安装位置保证加工时刀尖能够先于滚珠接触工件表面；等静压滚压体安装在复合刀具主体安装孔内，安装孔轴线倾斜，保证加工过程中滚压体垂直压紧工件表面，滚压体通过复位弹簧和定位弹簧保证滚压体的正确位置，使用密封螺栓密封，防止高压液压油泄漏；油管接头通过螺纹连接安装在复合刀具主体后部的螺纹孔内，油管接头后部连接高压油管，高压油管和液压装置连接；安装刀柄和复合刀具主体通过螺栓连接。
等静压滚压体包括液压柱塞、节流阀、陶瓷滚珠、滚珠安装座、防脱螺栓、O型密封圈。陶瓷滚珠安装在滚珠安装座内，滚珠受到液压油压紧后能够在安装座腔体内部自由转动；滚珠安装座前部设有液压油流出孔，防止液压油将滚珠冲出安装座，滚珠安装座套装O型密封圈，装入液压柱塞之后通过防脱螺栓固定；节流阀安装在液压柱塞内部，同时套装O型密封圈；液压柱塞在相应位置套装O型密封圈，前部安装复位弹簧，后部和自制密封螺栓配合安装定位弹簧。
采取的措施还包括：选用的定位弹簧全部压缩之后能够保证等静压滚压体前部较细的部分不脱出安装孔；复位弹簧压缩后保证等静压滚压体能够伸出3-4mm。
本发明的优势在于将车刀和等静压滚压工具结合，既能够单独实现车削和等静压滚压，也能够将车削和等静压滚压两道工序结合到一道工序，将去除材料的工件成型和不去除材料的工件表面强化在一次走刀过程中完成。本发明能够适用于多种几何外形的回转体零件的加工；使用等静压滚压工具进行表面强化处理可以实现复合加工过程中车削深度和滚压量的单独控制，车削深度通过径向进刀控制，滚压量通过调节液压油的压力大小控制，从而保证零件加工精度和质量；复合加工一次走刀即可实现表面粗糙度降低、强度提高，消除车削加工产生的残余拉应力，在工件表面引入较高的残余压应力，从而提高工件疲劳寿命。
附图说明
图1为本发明一个实施例的剖视图；
图2为等静压滚压体局部剖视图；
图3为本发明一个实施例的整体三维图。
图中：1、密封螺钉；2、定位弹簧；3、液压柱塞；4、复位弹簧；5、节流阀；6、滚珠安装座；7、陶瓷滚珠；8、防脱螺钉；9、车刀；10、O型密封圈；11、复合刀具主体；12、油管接头，13、安装刀柄，14、刀柄安装螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1-3所示，车削-等静压滚压复合装置，主要组成部分包括复合刀具主体11、安装刀柄13、等静压滚压主体(由液压柱塞3、节流阀5、滚珠安装座6、陶瓷滚珠7)以及油管接头12。陶瓷滚珠7安装在滚珠安装座6内，滚珠安装座6通过防脱螺钉8固定在液压柱塞3内，节流阀5安装在液压柱塞3另一端，滚珠安装座6、节流阀5、液压柱塞3套装O型密封圈10，组装完成的等静压滚压主体前部套装复位弹簧4，然后装入复合刀具主体11内部的安装孔，复位弹簧4后部接触液压柱塞3尾部凸台，前部接触安装孔内凸台，复位弹簧4可压缩3-4mm，将定位弹簧2推入复合刀具主体11内部的安装孔，前部接触液压柱塞3尾部凸台，后部接触密封螺钉1，将密封螺钉1拧入安装孔至完全没入，定位弹簧2的弹性模量远大于复位弹簧4的弹性模量，车刀9在复合刀具主体11上的安装位置夹紧，安装刀柄13通过刀柄安装螺钉14固定在复合刀具主体11上，油管接头12和复合刀具主体11通过螺纹连接，油管接头12后部连接高压油管，液压系统通过高压油管向复合刀具供给高压液压油。
本发明的工作过程如下：
ⅰ.单独车削加工，不启动液压系统，工作方式和一般车削相同；
ⅱ.单独等静压滚压加工，不安装车刀，使陶瓷滚珠7距离工件保持2mm距离，启动液压系统，高压液压油通过高压油管进入复合刀具主体11内部的液压油流道，高压液压油推动液压柱塞3压缩复位弹簧4沿着安装孔伸出，陶瓷滚珠7压紧工件表面，完成滚压加工，高压液压油从滚珠安装座6前部泄压孔喷出，工作过程中陶瓷滚珠7能够在滚珠安装座6内自由转动，通过调节液压系统输出压力控制滚压量大小，密封螺钉1防止工作时液压油泄漏；加工结束后复位弹簧4伸长，液压柱塞3回到初始位置，弹性模量很大的定位弹簧2保证液压柱塞3不脱出安装孔前部，并且不影响液压油流动；
ⅲ.车削-等静压滚压复合加工，车刀9正常进给，同时启动等静压滚压，设定合适压力保证加工精度。一次走刀同时完成工件车削成型和等静压滚压表面强化，表面粗糙度相较单独车削降低一至两个等级，产生有益于疲劳寿命的残余压应力。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种车削-等静压滚压复合装置，其特征是，包括复合刀具主体和等静压滚压体，所述复合刀具主体前端的上半部分上设置有用于安装车刀的刀片安装位置，刀片安装位置的下方设置有沿复合刀具主体内部向下倾斜的安装孔，等静压滚压体安装于安装孔前半部分中，复合刀具主体中设有与所述安装孔相通的通道，通道的进口端设置有与液压装置相连的管道接头；
所述等静压滚压体包括液压柱塞、节流阀、滚珠安装座和陶瓷滚珠，所述陶瓷滚珠安装于滚珠安装座内，且陶瓷滚珠的一部分处于滚珠安装座的外部，滚珠安装座的部分和陶瓷滚珠均设置于安装孔的外部，滚珠安装座固定在液压柱塞一端中，节流阀安装于液压柱塞另一端中，液压柱塞位于安装孔中，液压柱塞、滚珠安装座和节流阀中均设有连通的孔，所述孔的末端与安装孔连通；
液压柱塞外部套设有复位弹簧，复位弹簧的后端顶在液压柱塞尾部的外凸台上，前端顶在安装孔中的内凸台上；安装孔后半部分中设有密封螺钉，密封螺钉与液压柱塞之间设有与前述两者相接触的定位弹簧，所述通道的出口与设置定位弹簧的安装孔段相通。
2.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述复合刀具主体为块体结构，其下端通过固定安装有安装刀柄。
3.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述刀片安装位置保证加工时安装的车刀刀尖能够先于陶瓷滚珠接触工件表面。
4.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述安装孔向下倾斜的角度应保证加工过程中等静压滚压体垂直压紧工件表面。
5.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述滚珠安装座内的孔直通陶瓷滚珠表面，且滚珠受到液压油压紧后能够在滚珠安装座的腔体内部自由转动。
6.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述滚珠安装座前部设有防止液压油将陶瓷滚珠冲出滚珠安装座的液压油流出孔。
7.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述滚珠安装座外部套装O型密封圈，装入液压柱塞之后通过防脱螺栓固定。
8.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述液压柱塞外部和节流阀外部均套装有O型密封圈。
9.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述复位弹簧的压缩量为3-4mm。
10.如权利要求1所述的车削-等静压滚压复合装置，其特征是，所述定位弹簧的弹性模量大于复位弹簧的弹性模量。
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