CN105945510B - 一种表面滚压强化加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面滚压强化加工装置，包括一个一侧设有夹持柄的套筒，所述的套筒中安装一根导杆，导杆前端固定的基座上设有一个安装一滚压球体的行星支架；套筒中导杆的后端依次装有S型称重传感器、支撑板及用于传递力以及缓冲的弹簧，弹簧的后端装有固定于套筒的加载螺钉；所述S型称重传感器经数据线连接一能够实时显示出滚压力的压力显示仪。本发明通过加载螺钉精确调节所需滚压力，通过压力传感器实时显示滚压数据，通过套筒中装有的弹簧，在表面滚压强化过程中缓冲吸震，减轻传感器与导杆之间的刚性碰撞。本发明通用性强，不仅可以用来滚压外圆面，还可以用来滚压平面。

Description

一种表面滚压强化加工装置
技术领域
本发明属于表面加工技术领域，涉及一种表面滚压强化装置，特别是涉及一种轴类零件外圆以及端面的滚压强化加工装置。
背景技术
金属零件的失效破坏往往从零件表面开始，如汽车发动机曲轴在经过一定循坏次数的交变应力后的疲劳断裂失效、齿轮传动的磨损失效以及发动机缸套的腐蚀和磨损失效等。在上述机械零件的失效形式中，疲劳失效破坏占据80％以上，且破坏前往往很难察觉，结果造成重大事故。磨损不仅产生磨屑，引起零件的失效，还会加剧材料的腐蚀，同样也是零件失效中不可忽视的因素。因此，如何提高金属材料的磨损以及疲劳性能，对于延长金属零部件的使用寿命，保障机械设备更加可靠安全地运行具有非常重要的意义。
为了达到上述目的，必需对金属材料表面进行改性处理。表面滚压强化加工作为一种表面改性处理方法，可以显著提高滚压表面的显微硬度、降低表面粗糙度以及在滚压表面产生残余压应力，从而提高滚压表面的耐磨性能和疲劳性能。该方法具有操作简单，加工表面质量好，加工成本低等优点，已广泛应用于工业生产中，如曲轴圆角滚压、轴类零件的外圆滚压以及平面的滚压等。目前，滚压表面强化装置已发展处各种各样的形式，有专门针对曲轴圆角滚压的装置，有实现材料纳米化的滚压装置，也有针对环面的端面滚压装置等。然而，这些滚压装置存在以下缺点：专用性强，只适合某一类零件的滚压；不能实现滚压力的精确控制和实时显示；不能定性地研究滚压对材料表面强化作用的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通用性强、滚压力可以精确控制和实时显示以及能定性研究滚压力对材料表面强化作用影响的表面滚压强化加工装置，它解决了现有表面滚压技术存在的上述问题。
本发明所采用的技术方案是，一种表面滚压强化加工装置，包括一个一侧设有夹持柄的套筒，所述的套筒中安装一根导杆，导杆前端固定的基座上设有一个安装一滚压球体的行星支架；套筒中导杆的后端依次装有S型称重传感器、支撑板及用于传递力以及缓冲的弹簧，弹簧的后端装有固定于套筒的加载螺钉；所述S型称重传感器经数据线连接一能够实时显示出滚压力的压力显示仪。
本发明所述的表面滚压强化加工装置，其特征还在于，
所述基座与行星支架底面之间设有钢珠支撑，通过内六角螺钉固定，内六角螺钉与行星支架之间为间隙配合，行星支架可以在基座中自由转动。
所述行星支架底面、基座内端面开有安装钢珠的环形圆弧凹槽。
所述导杆和套筒上分别设有限制导杆转动及位移的销子和导向槽。
所述弹簧采用中载型或重载型模具弹簧制作。
本发明表面滚压强化加工装置与现有的滚压装置相比，具有如下优点：
(1)该滚压装置通用性强，滚压过程中所需要的滚压力可以通过加载螺钉精确调节，不仅可以用来滚压外圆面，还可以用来滚压平面。
(2)滚压力可以精确控制以及实时显示。不同于现有的表面滚压装置，本发明表面滚压强化加工装置安装了压力传感器，传感器数据可以实时传送到显示装置显示出来。此外，传感器下端装有弹簧，可以缓冲吸震，减轻传感器与导杆之间的刚性碰撞。
(3)可以定性分析滚压对滚压表面强化作用的影响。由于该装置的滚压力可以精确控制以及实时显示，这对于定性地分析滚压对表面强化作用的影响非常有用。可以广泛用于工业生产以及科研。
附图说明
图1是本发明表面滚压强化加工装置结构示意图；
图2是本发明表面滚压强化加工装置外圆滚压示意图；
图3是本发明表面滚压强化加工装置端面滚压示意图。
图中，1.滚压球体，2.销轴，3.行星支架，4.基座，5.导杆，6.套筒，7.销子和导向槽，8.夹持柄，9.S型称重传感器，10.支撑板，11.弹簧，12.加载螺钉，13.内六角螺钉，14.钢珠，15.压力显示仪，16.工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种表面滚压强化加工装置，如图1所示，包括一个一侧设有夹持柄8的套筒6，套筒6中安装一根导杆5，导杆5前端固定的基座4上设有一个安装一滚压球体1的行星支架3；套筒6中导杆5的后端依次装有S型称重传感器9、支撑板10及用于传递力以及缓冲的弹簧11，弹簧11的后端装有固定于套筒6的加载螺钉12；S型称重传感器9经数据线连接一能够实时显示出滚压力的压力显示仪15；基座4与行星支架3底面之间设有钢珠14支撑，通过内六角螺钉13固定，内六角螺钉13与行星支架3之间为间隙配合，行星支架3可以在基座4中自由转动。
本发明行星支架3底面、基座4内端面开有安装钢珠14的环形圆弧凹槽；导杆5和套筒6上分别设有限制导杆5转动及位移的销子和导向槽7。
本发明弹簧11采用中载型或重载型模具弹簧制作，便于减少整个装置的尺寸以及重量。
本发明表面滚压强化加工装置进行外圆滚压实施方式，如图2所示，滚压外圆时，滚压装置通过夹持柄8安装在车床的刀架上，使滚压装置轴线垂直于工件16外圆表面。压力传感器9数据线连接压力显示仪15，微调整刀架位置使滚压球体1接触工件16，并使压力显示仪15读数显示为零；然后调整加载螺钉12，待压力显示仪15读数达到预定的滚压力时停止加载；最后调整好车床相关参数并启动车床，通过车床刀架带动本发明表面滚压强化加工装置作轴向移动，完成工件16外圆表面的滚压强化加工。
本发明表面滚压强化加工装置进行平面滚压实施方式，如图3所示，滚压平面时，滚压装置通过夹持柄8安装在车床的刀架上，使滚压装置轴线垂直于待滚压平面。压力传感器9数据线连接压力显示仪15，微调整刀架位置使滚压球体1接触工件16待滚压表面，并使压力显示仪15读数显示为零；然后调整加载螺钉12，待压力显示仪15读数达到预定的滚压力时停止加载；最后调整好车床参数并启动车床，通过车床刀架带动本发明表面滚压强化加工装置作径向移动，完成工件16平面的滚压强化加工。
本发明表面滚压强化加工装置工作时，滚压球体1与工件表面接触，由于滚压球体1通过销轴2安装在基座4的行星支架3内，平稳性好；滚压球体1接触形式为均匀的点接触，接触应力大，超过了材料的屈服极限，于是工件表面材料产生剧烈的弹塑性变形，形成塑性流动，将工件的表面粗糙度降低，表面显微硬度提高，并在工件表面产生了有益的残余压应力。工件表层材料性质的改变，使工件的磨损以及疲劳性能得到增强，使用寿命得到提高。
本发明表面滚压强化加工装置通用性强，滚压过程中所需要的滚压力则可以通过加载螺钉12精确调节，不仅可以用来滚压外圆面，还可以用来滚压平面，如果通过适当的改进装夹和编程，还可以滚压自由曲面。
上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (4)

1.一种表面滚压强化加工装置，包括一个一侧设有夹持柄(8)的套筒(6)，其特征在于，所述的套筒(6)中安装一根导杆(5)，导杆(5)前端固定的基座(4)上设有一个安装一滚压球体(1)的行星支架(3)；套筒(6)中导杆(5)的后端依次装有S型称重传感器(9)、支撑板(10)及用于传递力以及缓冲的弹簧(11)，弹簧(11)的后端装有固定于套筒(6)的加载螺钉(12)；所述S型称重传感器(9)经数据线连接一能够实时显示出滚压力的压力显示仪(15)；
所述基座(4)与行星支架(3)底面之间设有钢珠(14)支撑，通过内六角螺钉(13)固定，内六角螺钉(13)与行星支架(3)之间为间隙配合，行星支架(3)可以在基座(4)中自由转动；
滚压球体通过销轴安装在基座的行星支架内。
2.根据权利要求1所述的表面滚压强化加工装置，其特征在于，所述行星支架(3)底面、基座(4)内端面开有安装钢珠(14)的环形圆弧凹槽。
3.根据权利要求1所述的表面滚压强化加工装置，其特征在于，所述导杆(5)和套筒(6)上分别设有限制导杆(5)转动及位移的销子和导向槽(7)。
4.根据权利要求1所述的一种表面滚压强化加工装置，其特征在于，所述弹簧(11)采用中载型或重载型模具弹簧制作。
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