CN109630854A - 一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置及方法，填充装置包括装夹机构，用于装夹工件；加压机构，包括液压卡盘和多个球形夹板，所述液压卡盘包括卡盘体和多个活动爪，所述球形夹板与所述活动爪一一对应，所述球形夹板安装于所述活动爪上；第一驱动机构，用于驱动所述加压机构动作；第二驱动机构，驱动所述装夹机构运动使得所述工件能够运动至多个所述球形夹板之间；加热机构，包裹在所述装夹机构和所述加压机构的外侧，用于给所述工件加热保温；本发明通过装夹机构夹紧工件，并通过加压机构中的球形夹板给工件的球面副表面均匀加压，以使在球面副织构表面填充固体润滑剂，实现了在球面副织构表面均匀填充固体润滑剂。

Description

一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置及方法

技术领域

本发明涉及织构表面润滑剂填充领域，尤其涉及一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置及方法。

背景技术

随着工业技术的快速发展，球面副作为一种运动副越来越被广泛应用于各种机械系统。如关节轴承是一种球面滑动轴承，其结构简单紧凑、承载能力强。球面副可以作低速摆动和一定角度范围内的倾斜运动，所以被广泛应用于航空航天、轨道交通和军工装备等领域。随着关节轴承的需求量逐渐增加，对关节轴承的可靠性以及耐磨性要求也越来越高。一些高速、高温、重载等苛刻工况下工作的关节轴承，往往因其磨损严重而导致整个设备的失效。传统的润滑油、润滑脂润滑方式，始终无法取得令人满意的润滑效果。目前激光表面织构技术的发展为关节轴承的表面形貌处理提供了新的手段，因此织构表面的固体润滑剂填充方法及装置已成为亟待解决的问题。

现有技术公开了一种表面织构自润滑材料摩擦预填充装置及其摩擦预填充工艺，其处理方法是通过在两个相互摩擦的表面加工织构可以起到储存和收集自润滑材料的作用，进而减少固体表面的直接接触，达到降低摩擦、减小磨损的目的。装置整体采用机械传动，且此方法是在室温条件下进行预填充，不能保证固体润滑剂填充充分，无法取得理想的填充固化效果。

现有技术公开了一种微织构填充固体润滑材料的填充装置和方法，该装置通过把固体润滑材料直接压进工件表面的微织构中，属于纯物理填充方法。此方法是在室温条件下完成填充工艺，不能实现固体润滑剂的充分填充和固化，且装置利用机械传动，整体设备装置较为复杂，产业化推广较为困难。

利用传统的填充方法只能够在平面织构表面填充固体润滑剂，在球形表面织构填充固体润滑剂一般通过人工填充，这种方法不仅填充效率低，劳动强度大，且无法取得理想的填充效果。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置及方法，实现在球面副织构表面均匀填充固体润滑剂。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置，包括：

装夹机构，用于装夹工件；

加压机构，包括液压卡盘和多个球形夹板，所述液压卡盘包括卡盘体和多个活动爪，所述球形夹板与所述活动爪一一对应，所述球形夹板安装于所述活动爪上，多个所述球形夹板能够形成一个球面，并与所述工件的球面副表面相配合，从而能够使所述球形夹板向所述工件的球面副表面加压；

第一驱动机构，用于驱动所述加压机构动作，使得所述活动爪运动沿卡盘体的径向同步运动；

第二驱动机构，与所述装夹机构连接，并驱动所述装夹机构运动使得所述工件能够运动至多个所述球形夹板之间；

加热机构，设置于所述装夹机构和所述加压机构外侧，并包裹所述装夹机构和所述加压机构的外侧，用于给所述工件加热保温。

优选地，还包括控制装置，所述控制装置用于分别控制所述第一驱动机构和第二驱动机构工作。

优选地，所述装夹装置包括螺杆和一对紧固螺母，所述螺杆的一端与第二驱动机构连接，一对所述紧固螺母与所述螺杆螺纹连接，用于从工件的两端夹紧，从而将工件锁紧在螺杆上。

优选地，还包括液压站和液压泵，所述第二驱动机构包括第二液压缸，所述第二液压缸通过油管与所述液压站连接。

优选地，所述第一驱动机构包括第一液压缸和油缸座，所述第一液压缸与所述液压卡盘连接，所述第一液压缸安装于所述油缸座上，所述第一液压缸通过油管与所述液压站连接。

优选地，还包括固定托盘，所述固定托盘的一侧面固定安装于所述第二液压缸的活塞杆的末端，所述螺杆的一端固定于所述固定托盘的另一侧面。

优选地，所述加热机构为管式加热炉，所述管式加热炉安装于所述固定托盘的另一侧面。

优选地，所述管式加热炉的加热温度为200～500℃。

优选地，所述球形夹板向所述工件的球面副表面加压的压强范围为5～50MPa。

一种应用上述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置的填充方法，其特征在于，具体包括：

在工件的球面副表面制备出微凹坑织构，并进行研磨抛光，然后清洗并吹干；

将按照一定质量比例配置的润滑剂粉加热至熔融状态，均匀的涂覆在工件的球面副表面，并贴附一层耐高温不粘纸；

将工件固定在装夹机构上；

启动所述第二驱动机构，将工件完全送入到多个球形夹板能够夹紧整个工件的位置；

启动所述第一驱动机构，控制所述活动爪作收缩运动，缓慢夹紧工件，并使加载压强达到10MPa；

启动所述加热机构，设定加热温度为250℃，在此压力与温度下保持20min；

启动第一驱动机构，停止向工件加压，启动第二驱动机构，使工件运动至初始位置，冷却工件后，取出并通过轻载抛光处理，将工件球面副表面多余的固体润滑剂去除。

本发明的有益效果：

1)本发明通过装夹机构夹紧工件，并通过加压机构中的球形夹板给工件的球面副表面加压，以使在球面副织构表面填充固体润滑剂，实现了在球面副织构表面均匀填充固体润滑剂。

2)本发明通过控制装置控制第一驱动机构工作，使得所述工件能够运动至多个所述球形夹板之间，控制装置控制第二驱动机构工作，使得所述球形夹板向所述工件的球面副表面加压，在设定压力与温度下保持一定时间后，控制装置再控制第一驱动机构和第二驱动机构工作，使工件运动至初始位置，本发明通过控制装置实现自动控制，提高了填充固化效率，降低了劳动强度，可实现大批量、自动化填充。

3)本发明能够自动化填充，填充固化效果较佳，填充质量稳定，能有效改善润滑，减轻球面副的摩擦磨损。

附图说明

图1为本发明所述一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置的结构示意图。

图2为本发明所述加热保温机构的结构示意图。

图3为本发明所述加压机构和装夹机构的结构示意图。

图4为本发明所述加压机构的结构示意图。

图5为本发明所述工件的填充位置示意图。

附图标记：

1.液压站；2.第一油管；3.油缸座；4.第一液压缸；5.卡盘体；6.活动爪；7.螺杆；8.固定托盘；9.第二液压缸；10.第二油管；11.管式加热炉；12.紧固螺母；13.工件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置。

请参阅图1至图5，本发明实施例的一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置包括装夹机构、加压机构、第一驱动机构、第二驱动机构、加热机构、控制装置、液压站和液压泵。

如图3所示，其中装夹机构用于装夹工件13，包括螺杆7和一对紧固螺母12，一对所述紧固螺母12与所述螺杆7螺纹连接，用于从工件13的两端夹紧工件13，从而将工件13锁紧在螺杆7上，并使工件13的球面副表面位于两个紧固螺母12之间。

如图1所示，第二驱动机构包括第二液压缸9，所述第二液压缸9通过第二油管10依次与所述液压泵和所述液压站连接，第二油管10上设有液压阀。所述第二液压缸9的活塞杆末端设有固定托盘8，固定托盘8的一侧面与所述第二液压缸9的活塞杆末端固定连接，所述螺杆7的一端固定于所述固定托盘8的另一侧面。液压泵将液压站内的液压油输入至第二液压缸9内，控制第二液压缸9的活塞杆前后运动，从而驱动螺杆7前后运动，使得工件13能够运动至多个所述球形夹板之间并返回至初始位置。

如图3和图4所示，加压机构包括液压卡盘和多个球形夹板，本实施例中球形夹板的个数为三个，所述液压卡盘包括卡盘体5和三个活动爪6，所述球形夹板与所述活动爪6一一对应，所述球形夹板安装于所述活动爪6上，三个所述球形夹板能够形成一个球面，并与所述工件13的球面副表面相配合，从而能够使所述球形夹板向所述工件13的球面副表面加压。

如图1所示，第一驱动机构包括第一液压缸4和油缸座3，所述第一液压缸4与所述液压卡盘连接，所述第一液压缸4安装于所述油缸座3上，所述第一液压缸4通过第一油管2依次与所述液压泵和所述液压站连接，第一油管2上设有液压阀，液压泵将液压站内的液压油输入至第一液压缸4内，控制第一液压缸4的活塞杆前后运动，从而驱动液压卡盘，使得卡盘体5内的一个楔形机构将轴向运动转变为径向运动，从而控制活动爪6作伸缩运动，进而使得球形夹板运动，实现夹紧与松开工件13。球形夹板向所述工件13的球面副表面加压的压强范围为5～50MPa。

如图2所示，加热机构为管式加热炉11，用于给所述工件13保温，设置于所述装夹机构和所述加压机构外侧，并包裹所述装夹机构和所述加压机构的外侧。管式加热炉11的加热温度为200～500℃。管式加热炉11包括两个半圆壳体，两个所述半圆壳体的一侧铰接，使得管式加热炉11为开合式结构，两个所述半圆壳体铰接的一侧通过固定杆固定于固定托盘8的另一侧面。

控制装置用于分别控制所述第一驱动机构和第二驱动机构工作，控制装置首先控制第一驱动机构工作，使得所述工件13能够运动至多个所述球形夹板之间，然后控制装置控制第二驱动机构工作，使得所述球形夹板向所述工件13的球面副表面加压，在设定压力与温度下保持一定时间后，控制装置再控制第一驱动机构和第二驱动机构工作，使工件13运动至初始位置。

将本发明装置应用于关节轴承的内球面外圈表面填充固体润滑剂，具体填充方法为：

如图1所示，在关节轴承内圈外球面表面采用激光微织构加工设备制备出微凹坑织构，并进行研磨抛光，以去除表面微凹坑周围熔渣，再放入超声波清洗机内清洗15min，取出吹干；

将按照一定质量比例配置的润滑剂粉末加热至熔融状态，均匀的涂覆在关节轴承内圈的球面副表面，并贴附一层耐高温不粘纸；

将关节轴承内圈通过一对紧固螺母12固定在螺杆7上；

控制装置控制液压泵向第二液压缸9内输送液压油，使螺杆7作前进运动，将关节轴承完全送入到三个球形夹板能够夹紧整个工件13的位置；

控制装置控制液压泵向第一液压缸4内输送液压油，驱动第一液压缸4动作，带动液压卡盘内的一个楔形机构将轴向运动转变为径向运动，进而控制活动爪6作收缩运动，三个球形夹板缓慢夹紧工件13，并使加载压强达到10MPa；

启动管式加热炉11，设定加热炉温度为250℃，在此压力与温度下保持20min；

启动第一液压缸，使得球形夹板停止向工件13加压，启动第二液压缸，使工件13运动至初始位置，冷却工件13后，取出并通过轻载抛光处理，将工件13球面副表面多余的固体润滑剂去除。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，包括：

装夹机构，用于装夹工件；

加压机构，包括液压卡盘和多个球形夹板，所述液压卡盘包括卡盘体和多个活动爪，所述球形夹板与所述活动爪一一对应，所述球形夹板安装于所述活动爪上，多个所述球形夹板能够形成一个球面，并与所述工件的球面副表面相配合，从而能够使所述球形夹板向所述工件的球面副表面加压；

第一驱动机构，用于驱动所述加压机构动作，使得所述活动爪运动沿卡盘体的径向同步运动；

第二驱动机构，与所述装夹机构连接，并驱动所述装夹机构运动使得所述工件能够运动至多个所述球形夹板之间；

加热机构，设置于所述装夹机构和所述加压机构外侧，并包裹所述装夹机构和所述加压机构的外侧，用于给所述工件加热保温。

2.根据权利要求1所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置用于分别控制所述第一驱动机构和第二驱动机构工作。

3.根据权利要求1所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，所述装夹装置包括螺杆和一对紧固螺母，所述螺杆的一端与第二驱动机构连接，一对所述紧固螺母与所述螺杆螺纹连接，用于从工件的两端夹紧工件，从而将工件锁紧在螺杆上。

4.根据权利要求3所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，还包括液压站和液压泵，所述第二驱动机构包括第二液压缸，所述第二液压缸通过油管与所述液压站连接。

5.根据权利要求4所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一液压缸和油缸座，所述第一液压缸与所述液压卡盘连接，所述第一液压缸安装于所述油缸座上，所述第一液压缸通过油管与所述液压站连接。

6.根据权利要求4所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，还包括固定托盘，所述固定托盘的一侧面固定安装于所述第二液压缸的活塞杆末端，所述螺杆的一端固定于所述固定托盘的另一侧面。

7.根据权利要求6所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，所述加热机构为管式加热炉，所述管式加热炉安装于所述固定托盘的另一侧面。

8.根据权利要求7所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，所述管式加热炉的加热温度为200～500℃。

9.根据权利要求1所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置，其特征在于，所述球形夹板向所述工件的球面副表面加压的压强范围为5～50MPa。

10.一种应用权利要求1所述的球面副织构表面固体润滑剂填充装置的填充方法，其特征在于，具体包括：

在工件的球面副表面制备出微凹坑织构，并进行研磨抛光，然后清洗并吹干；

将按照一定质量比例配置的润滑剂粉加热至熔融状态，均匀的涂覆在工件的球面副表面，并贴附一层耐高温不粘纸；

将工件固定在装夹机构上；

启动所述第二驱动机构，将工件完全送入到多个球形夹板能够夹紧整个工件的位置；

启动所述第一驱动机构，控制所述活动爪作收缩运动，缓慢夹紧工件，并使加载压强达到10MPa；

启动所述加热机构，设定加热温度为250℃，在此压力与温度下保持20min；

启动第一驱动机构，停止向工件加压，启动第二驱动机构，使工件运动至初始位置，冷却工件后，取出并通过轻载抛光处理，将工件球面副表面多余的固体润滑剂去除。