CN111872837A - 一种轴承钢球表面强化加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轴承钢球表面强化加工装置，包括底板、设置在所述底板上机箱、水平转轴、转动驱动机构、主动转盘以及从动转盘；所述主动转盘与从动转盘之间设有与水平转轴相互平行的两个滚筒，每个所述滚筒与主动转盘之间均设有主动滚筒轴，每个所述滚筒与从动转盘之间均设有从动滚筒轴，所述水平转轴与主动滚筒轴之间设有行星传动机构，所述行星传动机构包括第一主动齿轮、第二从动齿轮以及传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括传动转轴、第一从动齿轮以及第二主动齿轮。该设备不仅可以提高轴承钢球的强化加工速率，而且还能保证轴承钢球与轴承钢球及轴承钢球本身强化加工的一致性。

Description

一种轴承钢球表面强化加工装置
技术领域
本发明涉及轴承钢球强化加工的技术领域，具体涉及一种轴承钢球表面强化加工装置。
背景技术
轴承钢球是一种用于工业生产的零件，属于轴承中最关键的零件，其几何参数和物理性能直接影响轴承的性能、水平、质量及可靠性。轴承钢球在材料特性方面除了应具备轴承钢的“高的接触疲劳强度、高的耐磨性、高的弹性极限、较高的硬度”等基本要求以外，最重要的要求是轴承钢球表面各点材质的一致性以及轴承钢球与轴承钢球之间材质的一致性。轴承钢球在力学特征上由于是点接触，因而接触应力载荷高；另外由于其转速比套圈要高得多，因而应力循环次数也多。轴承钢球在数量特征上由于单套轴承中，内、外轴承套圈各只有一件，而轴承钢球则数量较多；生产批量也远比内、外轴承套圈的数量要大，要求加工效率特别高、加工一致性非常好。
基于上述轴承钢球的特征，目前的加工方法是“毛坯——粗加工——热处理——粗硬磨——强化加工——精磨——研磨”，其中的强化加工，是提高轴承钢球强化的重要手段。在现有技术中，采用一个离心滚桶，在离心滚桶内设置提升板和旋转击球转板，使轴承钢球在离心滚桶随机撞击，进行机械强化加工，但是，上述轴承钢球在强化加工过程中存在以下不足：
1、强化加工效率不高。由于要求轴承钢球加工需要对其球面各点等概率均匀加工，且生产批量大，因此加工麻烦。如果滚桶转速过高，就算是滚桶中间增设一个旋转击球转板，轴承钢球在离心力作用下将紧贴滚桶内壁，在达到滚桶的最高点时，轴承钢球也落不下来，从而影响强化加工效率。目前，大点的轴承钢球在滚桶中只能靠自重回落所产生的撞击来产生强化，而小一点的轴承钢球则靠中间旋转的若干个击球转板对轴承钢球的冲击实现强化，但是这种冲击并非是所有的冲击球转板同时全部参与，而是逐个单块板对轴承钢球进行冲击而影响强化效率。此外，这种单滚桶强化，由于容量有限也会影响加工效率，因此往往强化时间要在4个小时以上。
2、强化加工的一致性不高。逐个单块板对轴承钢球的冲击，不仅影响强化加工效率，而且会影响轴承钢球强化加工的一致性，需要更多对轴承钢球表面冲击循环的次数才能保证轴承钢球的一致性；此外，由于采用单滚桶强化，一次强化的轴承钢球量有限，多次强化后每桶轴承钢球的强化层的硬度与杨氏模量、残余压应力、表面粗糙度以及轴承钢球压碎负荷等就容易产生差异，使轴承钢球强化的一致性不好。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种轴承钢球表面强化加工装置，该设备不仅可以提高轴承钢球的强化加工速率，而且还能保证轴承钢球本身强化加工的一致性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种轴承钢球表面强化加工装置，包括底板、设置在所述底板上的机箱、转动设置在所述机箱上的水平转轴、用于驱动所述水平转轴转动的转动驱动机构、分别固定设置在所述水平转轴两端的主动转盘以及从动转盘；其中，
所述主动转盘与从动转盘之间设有与水平转轴相互平行的两个滚筒，每个所述滚筒与主动转盘之间均设有主动滚筒轴，该主动滚筒轴的一端与所述主动转盘转动连接，另一端与所述滚筒的端面固定连接；每个所述滚筒与从动转盘之间均设有从动滚筒轴，该从动滚筒轴的一端与所述从动转盘转动连接，另一端与所述滚筒的端面固定连接；
所述水平转轴与主动滚筒轴之间设有用于将水平转轴的动力传递给主动滚筒轴的行星传动机构，所述行星传动机构包括设置在所述水平转轴上的第一主动齿轮、均设置在所述主动滚筒轴上的第二从动齿轮以及设置在所述第一主动齿轮与第二从动齿轮之间的传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括与所述水平转轴相互平行且转动设置在所述主动转盘上的传动转轴、设置在所述传动转轴上且与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮以及设置在所述传动转轴上且与所述第二从动齿轮啮合的第二主动齿轮。
上述一种轴承钢球表面强化加工装置的工作原理是：
工作时，首先将轴承钢球投入到滚筒当中，然后转动驱动机构驱动水平转轴转动，同时带动主动转盘与从动转盘转动，从而带动两个滚筒绕着水平转轴转动，与此同时，水平转轴转动还带动第一主动齿轮转动，经过第一从动齿轮与第二主动齿轮的传动，带动第二从动齿轮转动，从而带动主动滚筒轴转动，进而带动滚筒自身转动；两个滚筒绕着水平转轴转动作为公转，滚筒自身转动作为自转，在行星传动机构的作用下使得两个滚筒在自转的同时，还能沿着水平转轴进行公转，通过滚筒的自转和公转，轴承钢球受到重力和离心力，可以提高滚筒中轴承钢球的碰撞概率，提高强化加工的效率，另外，随着轴承钢球碰撞概率的提高，使得轴承钢球表面冲击循环次数不断增加，轴承钢球表面各个地方可以实现均匀的碰撞，从而提高强化加工的一致性。
本发明的一个优选方案，其中，所述滚筒中设有用于促进轴承钢球在滚筒内进行运动以提高轴承钢球之间碰撞概率的轴承钢球强化机构。该轴承钢球强化机构能够提高轴承钢球之间的随机碰撞概率，从而对轴承钢球表面进行进一步强化加工。
优选地，所述轴承钢球强化机构为提升机构，所述提升机构包括设置在所述滚筒内的提升板、以及对称设置在所述提升板两端的“Z”型摇杆，所述主动滚筒轴的一端伸入所述滚筒内与其中一个“Z”型摇杆的首端连接，该“Z”型摇杆的末端与所述提升板的首端固定连接；另一个“Z”型摇杆的首端与所述滚筒内部端面转动连接，该“Z”型摇杆的末端与所述提升板的末端固定连接；所述提升板的宽度小于滚筒的直径。通过设置上述结构，当转动驱动机构驱动水平转轴运动，行星传动机构的作用下，带动主动滚筒轴运动，实现滚筒的自转和公转，对滚筒内钢珠进行强化的同时，主动滚筒轴的转动带动“Z”型摇杆转动，进而带动提升板在滚筒内进行上下移动且在滚筒内绕着滚筒轴线转动，在提升板的往复上下移动且转动的过程中，能够对滚筒内部的体积进行分割，使得滚筒内部的体积不断发生变化，从而进一步增加轴承钢球碰撞冲击的概率，且提升板与轴承钢球之间的碰撞冲击也能够对轴承钢球进行强化，从而提高强化加工的效率和强化加工的一致性。
优选地，所述主动滚筒轴与所述“Z”型摇杆之间设有用于将主动滚筒轴的动力传递给“Z”型摇杆的动力传动机构，所述滚筒内设有隔板，所述隔板将所述滚筒内部分成传动腔与强化腔，所述提升机构位于所述强化腔内，所述动力传动机构位于所述传动腔内，该动力传动机构包括第三主动齿轮、动力传动转轴、第三从动齿轮、第四主动齿轮以及第四从动齿轮，其中，所述“Z”型摇杆的首端穿过隔板与所述第四从动齿轮连接，该“Z”型摇杆转动连接在隔板上，所述第三主动齿轮设置在所述主动滚筒轴上，所述动力传动转轴与主动滚筒轴平行且转动设置在所述滚筒内部端面上，所述第三从动齿轮设置在动力传动转轴上且与第三主动齿轮啮合，所述第四主动齿轮设置在动力传动转轴上且与第四从动齿轮啮合。采用上述结构，一方面，通过设置动力传动机构，可以改变提升板的上下运动的速度，从而能够提高轴承钢球碰撞冲击的概率；另一方面，通过设置隔板，能够保证轴承钢球在强化腔中进行强化，有效防止轴承钢球在强化过程中进入传动腔内，从而损坏轴承钢球以及齿轮。
优选地，所述轴承钢球强化机构为超声波振动机构，所述超声波振动机构包括设置在所述滚筒内的振动板、超声波发生器以及设置在所述振动板下端的多个超声波振子，其中，所述滚筒内设有挡板，所述挡板将所述滚筒内部分成安装腔与强化加工腔，所述超声波发生器设置在所述安装腔内，所述振动板和超声波振子设置在所述强化加工腔内，多个超声波振子通过高频线与所述超声波发生器连接。采用上述结构，一方面，设置超声波振动机构，当超声波振子作用在振动板上，使得振动板不断发生高频振动，对轴承钢球进行不断的碰撞，同时，滚筒在不断的自转与公转，进一步提高了轴承钢球碰撞冲击的概率，提高强化加工的效率和强化加工的一致性；另一方面，通过设置挡板，能够保证轴承钢球在强化加工腔中进行强化，有效防止轴承钢球在强化过程中进入安装腔，从而损坏超声波发生器。
优选地，所述滚筒的筒壁在与所述振动板两侧对应的位置处设有安装槽，所述振动板两侧均延伸至所述安装槽内，所述振动板的上下两端均设多个弹簧，多个弹簧将所述振动板抵紧在安装槽的上下表面之间。振动板两侧均延伸至所述安装槽内，可以提高振动板在滚筒内的面积，提高轴承钢球在振动板上的碰撞效率，并保证所有的轴承钢球都能够得到振动板的强化；通过设置弹簧，一方面可以降低振动板在振动过程中产生的噪音，另一方面使得振动板在振动过程中起到缓冲的作用。
进一步地，所述振动板的上表面与所述安装槽的上表面之间设有弹性密封垫，所述弹性密封垫的上端作用于安装槽的上表面，下端作用于振动板的上表面。其好处在于，通过设置弹性密封垫，对振动板起到一定缓冲作用的同时，可以有效防止在强化过程中，轴承钢球掉入安装槽内，从而损坏轴承钢球与设备。
进一步地，所述超声波振子包括超声波换能器以及与所述超声波换能器连接的变幅杆，所述变幅杆的杆头连接在所述振动板的下表面，所述高频线连接在所述超声波换能器上。
进一步地，所述振动板上表面设有有强化层以及微织构层，其好处在于，可以提高轴承钢球的强化效果以及提高振动板的使用寿命。
优选地，所述转动驱动机构包括设置在所述底板上的转动驱动电机以及用于将转动驱动电机的动力传递给水平转轴的转动传动机构，其中，所述转动传动机构包括设置在转动驱动电机上的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同轴设置的主动带轮、设置在所述水平转轴上的从动带轮以及设置在主动带轮与从动带轮之间的皮带，所述皮带的一端与所述主动带轮连接，另一端与所述从动带轮连接。采用上述结构，转动电机驱动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮与主动带轮一同转动，然后通过皮带带动从动带轮转动，最终实现水平转轴的转动。
优选地，所述滚筒上设有用于通入惰性气体的入气孔。由于现有技术对轴承钢球强化的手段单一，仅仅是机械冲击强化，可控性差，容易产生过强化和欠强化；使轴承钢球表面机械物理性能达不到理想要求，此外，粗糙度也较高，为后道工序加工带来复映误差的麻烦，从而又影响轴承钢球的一致性；通过设置入气孔，在对轴承钢球进行强化加工前，将氮气等惰性气体从入气孔通入滚筒中，轴承钢球在互相碰撞的时候保护表面层，防止轴承钢球被氧化，并且轴承钢球离心式碰撞时产生摩擦和高温等条件能使轴承钢球表面发生氮原子渗透或者发生摩擦化学反应，从而形成富氮强化层，大大提高轴承钢球表面强化层的机械物理性能。
优选地，所述行星传动机构为增速机构，所述动力传动机构为减速机构。采用上述结构设置，可以使得轴承钢球在滚筒中能够获得最优的加工参数，更好地提升轴承钢球表面的机械物理性能。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中，通过设置行星传动机构，使得两个滚筒在自转的同时，还能沿着水平转轴进行公转，通过滚筒的自转和公转，极大的提高滚筒中轴承钢球的碰撞概率，从而提高强化加工的效率。
2、本发明中，随着轴承钢球碰撞概率的提高，使得轴承钢球表面冲击循环次数不断增加，轴承钢球表面各个地方可以实现均匀的碰撞，从而提高强化加工的一致性。
3、本发明中，滚筒设置为2个，可以增加一次性轴承钢球强化的数量，极大的提高了强化加工效率。
4、本发明的优选方案中，通过设置提升机构，当转动驱动机构驱动水平转轴运动，行星传动机构的作用下，带动主动滚筒轴运动，实现滚筒的自转和公转，对滚筒内钢珠进行强化的同时，主动滚筒轴的转动带动“Z”型摇杆转动，进而带动提升板在滚筒内进行上下移动且在滚筒内绕着滚筒轴线转动，在提升板的往复上下移动且转动的过程中，能够对滚筒内部的体积进行分割，使得滚筒内部的体积不断发生变化，从而进一步增加轴承钢球碰撞冲击的概率，且提升板与轴承钢球之间的碰撞冲击也能够对轴承钢球进行强化，从而提高强化加工的效率和强化加工的一致性。
5、本发明的优选方案中，通过设置超声波振动机构，当超声波振子作用在振动板上，使得振动板不断发生高频振动，对轴承钢球进行不断的碰撞，同时，滚筒在不断的自转与公转，进一步提高了轴承钢球碰撞冲击的概率，提高强化加工的效率和强化加工的一致性。
6、本发明的优选方案中，在滚筒上设置入气孔，在对轴承钢球进行强化加工前，将氮气等惰性气体从入气孔通入滚筒中，球在互相碰撞的时候保护表面层，并且轴承钢球离心式碰撞时产生摩擦和高温等条件能使轴承钢球表面发生氮原子渗透或者发生摩擦化学反应，从而形成富氮强化层，大大提高轴承钢球表面强化层的机械物理性能；有效解决了现有技术对轴承钢球强化的手段单一，轴承钢球表面机械物理性能达不到理想要求的问题。
附图说明
图1为本发明中的一种轴承钢球表面强化加工装置的第一种具体实施方式的立体结构示意图。
图2为本发明中的一种轴承钢球表面强化加工装置省去门板的主视图。
图3为本发明中的一种轴承钢球表面强化加工装置省去机箱的立体图。
图4为图3中A处的局部放大图。
图5为本发明中滚筒与行星传动机构的立体结构示意图。
图6为本发明中滚筒内部提升机构的立体结构示意图，其中，滚筒省去第一密封盖和第二密封盖。
图7为本发明中提升机构的立体结构示意图。
图8-图13为本发明中轴承钢球强化机构的另一种具体实施方式的结构示意图，其中，图8为滚筒内部超声波机构的立体图，其中，滚筒省去第一密封盖和第二密封盖，图9为图8的主视图，图10为图9中B-B处的剖视图，图11为图10中C处的局部放大图，图12为超声波振动机构的立体图，图13为超声波振动机构另一视角方向的立体图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1
参见图1-图2和图5，本实施例中公开一种轴承钢球表面强化加工装置，包括底板1、设置在所述底板1上的机箱2、通过轴承转动设置在所述机箱2上的水平转轴3、用于驱动所述水平转轴3转动的转动驱动机构6、分别固定设置在所述水平转轴3两端的主动转盘4以及从动转盘5；所述主动转盘4与从动转盘5之间设有与水平转轴3相互平行的两个滚筒7，每个所述滚筒7与主动转盘4之间均设有主动滚筒轴8，该主动滚筒轴8的一端与所述主动转盘4通过轴承转动连接，另一端与所述滚筒7的端面固定连接；每个所述滚筒7与从动转盘5之间均设有从动滚筒轴9，该从动滚筒轴9的一端与所述从动转盘5通过轴承转动连接，另一端与所述滚筒7的端面固定连接；所述水平转轴3与主动滚筒轴8之间设有用于将水平转轴3的动力传递给主动滚筒轴8的行星传动机构10，所述行星传动机构10包括设置在所述水平转轴3上的第一主动齿轮10-1、均设置在所述主动滚筒轴8上的第二从动齿轮10-2以及设置在所述第一主动齿轮10-1与第二从动齿轮10-2之间的传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括与所述水平转轴3相互平行且通过轴承转动设置在所述主动转盘4上的传动转轴10-3、设置在所述传动转轴10-3上且与所述第一主动齿轮10-1啮合的第一从动齿轮10-4以及设置在所述传动转轴10-3上且与所述第二从动齿轮10-2啮合的第二主动齿轮10-5。
进一步地，所述行星传动机构10为增速机构，所述第一主动齿轮10-1齿数大于第一从动齿轮10-4齿数；所述第二主动齿轮10-5齿数大于第二从动齿轮10-2齿数。行星传动机构10能够使滚筒7获得不同的自转速度和公转速度，可以通过调节自转速度和公转速度的比值从而获得最优良的表面强化层，行星传动机构10为增速机构，可以提高滚筒7自转速度，提高钢珠的强化效率。
所述滚筒7中设有用于促进轴承钢球在滚筒7内进行运动以提高轴承钢球之间碰撞概率的轴承钢球强化机构。该轴承钢球强化机构能够提高轴承钢球之间的随机碰撞概率，从而对轴承钢球表面进行进一步强化加工。
参见图6-图7，所述轴承钢球强化机构为提升机构11，所述提升机构11包括设置在所述滚筒7内的提升板11-1、以及对称设置在所述提升板11-1两端的“Z”型摇杆11-2，所述主动滚筒轴8的一端伸入所述滚筒7内与其中一个“Z”型摇杆11-2的首端连接，该“Z”型摇杆11-2的末端与所述提升板11-1的首端固定连接；另一个“Z”型摇杆11-2的首端与所述滚筒7内部端面转动连接，该“Z”型摇杆11-2的末端与所述提升板11-1的末端固定连接；所述提升板11-1的宽度小于滚筒7的直径。通过设置上述结构，当转动驱动机构6驱动水平转轴3运动，行星传动机构10的作用下，带动主动滚筒轴8运动，实现滚筒7的自转和公转，对滚筒7内钢珠进行强化的同时，主动滚筒轴8的转动带动“Z”型摇杆11-2转动，进而带动提升板11-1在滚筒7内进行上下移动且在滚筒7内绕着滚筒7轴线转动，在提升板11-1的往复上下移动且转动的过程中，能够对滚筒7内部的体积进行分割，使得滚筒7内部的体积不断发生变化，从而进一步增加轴承钢球碰撞冲击的概率，且提升板11-1与轴承钢球之间的碰撞冲击也能够对轴承钢球进行强化，从而提高强化加工的效率和强化加工的一致性。
参见图6-图7，所述主动滚筒轴8与所述“Z”型摇杆11-2之间设有用于将主动滚筒轴8的动力传递给“Z”型摇杆11-2的动力传动机构，所述滚筒7内设有隔板12，所述隔板12将所述滚筒7内部分成传动腔13与强化腔14，所述提升机构11位于所述强化腔14内，所述动力传动机构位于所述传动腔13内，该动力传动机构包括第三主动齿轮11-3、动力传动转轴11-4、第三从动齿轮11-5、第四主动齿轮11-6以及第四从动齿轮11-7，其中，所述“Z”型摇杆11-2的首端穿过隔板12与所述第四从动齿轮11-7连接，所述“Z”型摇杆11-2通过轴承、密封圈以及毛毡密封垫转动连接在所述隔板12上，所述第三主动齿轮11-3设置在所述主动滚筒轴8上，所述动力传动转轴11-4与主动滚筒轴8平行且通过轴承转动设置在所述滚筒7内部端面上，所述第三从动齿轮11-5设置在动力传动转轴11-4上且与第三主动齿轮11-3啮合，所述第四主动齿轮11-6设置在动力传动转轴11-4上且与第四从动齿轮11-7啮合。采用上述结构，一方面，通过设置动力传动机构，可以改变提升板11-1的上下运动的速度，从而能够提高轴承钢球碰撞冲击的概率；另一方面，通过设置隔板12，能够保证轴承钢球在强化腔14中进行强化，有效防止轴承钢球在强化过程中进入传动腔13内，从而损坏轴承钢球以及齿轮。通过设置密封圈、毛毡密封垫防止钢珠等材料进入轴承中，能够增加滚筒7开口处的密封性。
进一步地，与所述“Z”型摇杆11-2固定连接的轴承为滑动轴承，滑动轴承具有更好的密封性。
所述滚筒7的内壁、提升板11-1的表面以及“Z”型摇杆11-2的表面均设有强化层，强化层能够防止轴承钢球对滚筒7内壁、提升板11-1表面及“Z”型摇杆11-2表面的碰撞冲击过大而造成的损伤或缺失。
具体地，所述动力传动机构为减速机构。采用上述结构设置，可以使得轴承钢球在滚筒7中能够获得最优的加工参数，更好地提升轴承钢球表面的机械物理性能。
参见图1-图4，所述转动驱动机构6包括设置在所述底板1上的转动驱动电机6-1以及用于将转动驱动电机6-1的动力传递给水平转轴3的转动传动机构，其中，所述转动传动机构包括设置在转动驱动电机6-1上的第一锥齿轮6-2、设置在所述底板1上的支撑座6-3、通过轴承转动设置在支撑座6-3与机箱2之间的传动轴6-4、设置在传动轴6-4上且与所述第一锥齿轮6-2啮合的第二锥齿轮6-5、设置在所述传动轴6-4上的主动带轮6-6、设置在所述水平转轴3上的从动带轮6-7以及设置在主动带轮6-6与从动带轮6-7之间的皮带6-8，所述皮带6-8的一端与所述主动带轮6-6连接，另一端与所述从动带轮6-7连接。采用上述结构，转动电机驱动第一锥齿轮6-2转动，带动第二锥齿轮6-5与主动带轮6-6一同转动，然后通过皮带6-8带动从动带轮6-7转动，最终实现水平转轴3的转动。
进一步地，所述转动驱动电机6-1为电磁调速电机，电磁调速电机调速范围大并且启动力矩大。
参见图3，所述滚筒7上设有用于通入惰性气体的入气孔7-3。由于现有技术对轴承钢球强化的手段单一，仅仅是机械冲击强化，可控性差，容易产生过强化和欠强化；使轴承钢球表面机械物理性能达不到理想要求，此外，粗糙度也较高，为后道工序加工带来复映误差的麻烦，从而又影响轴承钢球的一致性；通过设置入气孔7-3，在对轴承钢球进行强化加工前，将氮气等惰性气体从入气孔7-3通入滚筒7中，轴承钢球在互相碰撞的时候保护表面层，防止轴承钢球的表面氧化，并且轴承钢球离心式碰撞时产生摩擦和高温等条件能使轴承钢球表面发生氮原子渗透或者发生摩擦化学反应，从而形成富氮强化层，大大提高轴承钢球表面强化层的机械物理性能。
优选地，所述底板1上设有抽气机以及制氮机，该抽气机用于将滚筒7中的多余空气进行抽离，然后用制氮机生产氮气，将氮气通过入气孔7-3通入滚筒7中，保证滚筒7内部全部是氮气，这样可以防止加工过程中轴承钢球表面被氧化。
参见图1，所述机箱2上还设有用于关闭和打开机箱2的门板2-1。通过设置门板2-1，轴承钢球在强化过程中，可以起到安全的作用，另外，也便于对设备进行检修。
参见图2-图3和图5，所述强化腔14上的筒壁上设有用于向滚筒7放入轴承钢球后对滚筒7进行密封的第一密封盖7-1，通过设置第一密封盖7-1，便于将轴承钢球放入滚筒7中以及从滚筒7中取出，另外，还有利于在轴承钢球强化过程中起到密封作用，防止轴承钢球从滚筒7中掉落。
参见图2-图3和图5，所述传动腔13上的筒壁上设有第二密封盖7-2，通过设置第二密封盖7-2，可以方便对传动腔13中的动力传动机构进行检修与维护。
参见图5，所述水平转轴3由第一水平转轴3-1以及第二水平转轴3-2构成。
所述主动转盘4的自转速度(即滚筒7的公转速度)、滚筒7的自转速度以及提升板11-1的转动速度按以下公式确定：
所述转动驱动机构6的传动比为：
Figure BDA0002587967880000131
式中，i驱动表示为转动驱动机构6的传动比，i锥齿轮表示为第二锥齿轮6-5与第一锥齿轮6-2之间的传动比，i带轮表示为从动带轮6-7与主动带轮6-6之间的传动比，z锥1表示为第一锥齿轮6-2的齿数，z锥1表示为第二锥齿轮6-5的齿数，d带1表示为主动带轮6-6的节圆直径，d带2表示为从动带轮6-7的节圆直径。
所述行星传动机构10的传动比为：
Figure BDA0002587967880000141
式中，i行星表示为行星传动机构10的传动比，i11，表示为第一从动齿轮10-4的齿数与第一主动齿轮10-1的齿数之间的传动比，i22，表示为第二从动齿轮10-2的齿数与第二主动齿轮10-5的齿数之间的传动比，z1表示为第一主动齿轮10-1的齿数，z1，表示为第一从动齿轮10-4的齿数，z2表示为第二主动齿轮10-5的齿数，z2，表示为第二从动齿轮10-2的齿数。
所述提升机构11的传动比为：
Figure BDA0002587967880000142
式中，i提升表示为提升机构11的传动比，i33，表示为第三从动齿轮11-5的齿数与第三主动齿轮11-3的齿数之间的传动比，i44，表示为第四从动齿轮11-7的齿数与第四主动齿轮11-6的齿数之间的传动比，z3为第三主动齿轮11-3的齿数，z3，为第三从动齿轮11-5的齿数，z4为第四主动齿轮11-6的齿数，z4，为第四从动齿轮11-7的齿数。
所述转动驱动机构6和行星传动机构10为增速机构，所以i驱动＜1、i行星＜1；所述提升机构11为减速机构，所以i提升＞1；假设电磁调速电机的转速为n电，则滚筒7的公转速度为：
Figure BDA0002587967880000143
滚筒7的自转速度为：
Figure BDA0002587967880000144
提升板11-1的的转动速度为：
Figure BDA0002587967880000151
Figure BDA0002587967880000152
可以通过研究滚筒7的公转速度、自转速度及提升板11-1的转动速度等加工参数对轴承钢球表面机械物理性能的影响规律，获得最优的的加工参数，从而能够使轴承钢球得到最优良的表面机械物理性能。
参见图1-图5，上述一种轴承钢球表面强化加工装置的工作原理是：
工作时，首先将轴承钢球投入到滚筒7当中，然后转动驱动机构6驱动水平转轴3转动，同时带动主动转盘4与从动转盘5转动，从而带动两个滚筒7绕着水平转轴3转动，与此同时，水平转轴3转动还带动第一主动齿轮10-1转动，经过第一从动齿轮10-4与第二主动齿轮10-5的传动，带动第二从动齿轮10-2转动，从而带动主动滚筒轴8转动，进而带动滚筒7自身转动；两个滚筒7绕着水平转轴3转动作为公转，滚筒7自身转动作为自转，在行星传动机构10的作用下使得两个滚筒7在自转的同时，还能沿着水平转轴3进行公转，通过滚筒7的自转和公转，轴承钢球受到重力和离心力，可以提高滚筒7中轴承钢球的碰撞概率，提高强化加工的效率，另外，随着轴承钢球碰撞概率的提高，使得轴承钢球表面冲击循环次数不断增加，轴承钢球表面各个地方可以实现均匀的碰撞，从而提高强化加工的一致性。
实施例2
参见图8-图13，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述轴承钢球强化机构为超声波振动机构15，所述超声波振动机构15包括设置在所述滚筒7内的振动板15-1、超声波发生器15-2以及设置在所述振动板15-1下端的多个超声波振子15-3，其中，所述滚筒7内设有挡板16，所述挡板16将所述滚筒7内部分成安装腔17与强化加工腔18，所述超声波发生器15-2设置在所述安装腔17内，所述振动板15-1和超声波振子15-3设置在所述强化加工腔18内，多个超声波振子15-3通过高频线15-4与所述超声波发生器15-2连接。采用上述结构，一方面，设置超声波振动机构15，当超声波振子15-3作用在振动板15-1上，使得振动板15-1不断发生高频振动，对轴承钢球进行不断的碰撞，同时，滚筒7在不断的自转与公转，进一步提高了轴承钢球碰撞冲击的概率，提高强化加工的效率和强化加工的一致性；另一方面，通过设置挡板16，能够保证轴承钢球在强化加工腔18中进行强化，有效防止轴承钢球在强化过程中进入安装腔17，从而损坏超声波发生器15-2。
参见图8-图13，所述滚筒7的筒壁在与所述振动板15-1两侧对应的位置处设有安装槽7-4，所述振动板15-1两侧均延伸至所述安装槽7-4内，所述振动板15-1的上下两端均设多个弹簧15-5，多个弹簧15-5将所述振动板15-1抵紧在安装槽7-4的上下表面之间。振动板15-1两侧均延伸至所述安装槽7-4内，可以提高振动板15-1在滚筒7内的面积，提高轴承钢球在振动板15-1上的碰撞效率，并保证所有的轴承钢球都能够得到振动板15-1的强化；通过设置弹簧15-5，一方面可以降低振动板15-1在振动过程中产生的噪音，另一方面使得振动板15-1在振动过程中起到缓冲的作用。
参见图8-图13，所述振动板15-1的上表面与所述安装槽7-4的上表面之间设有弹性密封垫15-6，所述弹性密封垫15-6的上端作用于安装槽7-4的上表面，下端作用于振动板15-1的上表面。其好处在于，通过设置弹性密封垫15-6，对振动板15-1起到一定缓冲作用的同时，可以有效防止在强化过程中，轴承钢球掉入安装槽7-4内，从而损坏轴承钢球与设备。
参见图13，所述超声波振子15-3包括超声波换能器15-31以及与所述超声波换能器15-31连接的变幅杆15-32，所述变幅杆15-32的杆头连接在所述振动板15-1的下表面，所述高频线15-4连接在所述超声波换能器15-31上。
进一步地，所述振动板15-1上表面设有有强化层以及微织构层，其好处在于，可以提高轴承钢球的强化效果以及提高振动板15-1的使用寿命。
上述的超声波振动机构15的工作原理为：
将超声波发生器15-2与滚筒7内部固定的电源接通，然后通过超声波换能器15-31将超声波振荡信号转换为机械振动信号，再通过变幅杆15-32将纵波机械振动的微小振幅放大至20～80um，带动安装在变幅杆15-32杆头上的振动板15-1高频振动，振动板15-1的高频振动传播到储存在振动板15-1表面的微织构油囊内的富氮强化研磨改性液中，使富氮强化研磨改性液发生空化效应；在超声波空化效应的过程中，空化气泡在十分迅速的爆炸过程中瞬间会产生局部高温、高压环境，从而产生出非同寻常的能量效应，然后空化气泡内会产生高温分解、化学键断裂、自由基的产生及相关反应，这些会大大促进钢球和研磨粉界面间研磨粉、化学强化研磨液、轴承钢球之间摩擦引起的物理化学效应，使轴承钢球表面层获得氮原子(渗透或摩擦化学反应)，从而提高轴承钢球表面的强化层的机械物理性能；同时，由于气泡爆炸时的高温、高压而产生速度约为110m/s的微射流，微射流可以对轴承钢球表面造成巨大的局部冲击，从而可以大大提高轴承钢球表面的残余压应力，且微射流可以对研磨粉及研磨液进行强化搅拌作用，使研磨粉及研磨液分布均匀，更好的保证轴承钢球与轴承钢球之间碰撞强化以及轴承钢球本身强化加工的一致性；利用上述所描述的超声波空化产生的化学效应和机械效应，可以提高轴承钢球的强化加工速率，保证轴承钢球与轴承钢球之间碰撞强化以及轴承钢球本身强化加工的一致性，并且提高轴承钢球表面强化层的机械物理性能。此外，在振动板15-1高频振动时，滚筒7在做自转及公转运动使轴承钢球做离心运动，轴承钢球会与高频振动的振动板15-1发生碰撞冲击，这时高频振动的振动板15-1会再次为做受离心力的轴承钢球提供强大的动能，使轴承钢球与轴承钢球之间及轴承钢球与振动板15-1之间会发生剧烈的碰撞及冲击，轴承钢球会受到巨大的碰撞力及冲击力，大大提高轴承钢球表面的残余压应力及提高钢球的强化速率；且滚筒7内部安装振动板15-1能够防止钢球一直做离心运动，提高了钢球之间的碰撞概率，从而提轴承高钢球的强化效率及效果。
实施例3
本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述机箱2可以为机架或者支撑件等可以将水平转轴3固定在底板1上的其它结构。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承钢球表面强化加工装置，包括底板、设置在所述底板上的机箱、转动设置在所述机箱上的水平转轴、用于驱动所述水平转轴转动的转动驱动机构、分别固定设置在所述水平转轴两端的主动转盘以及从动转盘；其特征在于，
所述主动转盘与从动转盘之间设有与水平转轴相互平行的两个滚筒，每个所述滚筒与主动转盘之间均设有主动滚筒轴，该主动滚筒轴的一端与所述主动转盘转动连接，另一端与所述滚筒的端面固定连接；每个所述滚筒与从动转盘之间均设有从动滚筒轴，该从动滚筒轴的一端与所述从动转盘转动连接，另一端与所述滚筒的端面固定连接；
所述水平转轴与主动滚筒轴之间设有用于将水平转轴的动力传递给主动滚筒轴的行星传动机构，所述行星传动机构包括设置在所述水平转轴上的第一主动齿轮、均设置在所述主动滚筒轴上的第二从动齿轮以及设置在所述第一主动齿轮与第二从动齿轮之间的传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括与所述水平转轴相互平行且转动设置在所述主动转盘上的传动转轴、设置在所述传动转轴上且与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮以及设置在所述传动转轴上且与所述第二从动齿轮啮合的第二主动齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述滚筒中设有用于促进轴承钢球在滚筒内进行运动以提高轴承钢球之间碰撞概率的轴承钢球强化机构。
3.根据权利要求2所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述轴承钢球强化机构为提升机构，所述提升机构包括设置在所述滚筒内的提升板、以及对称设置在所述提升板两端的“Z”型摇杆，所述主动滚筒轴的一端伸入所述滚筒内与其中一个“Z”型摇杆的首端连接，该“Z”型摇杆的末端与所述提升板的首端固定连接；另一个“Z”型摇杆的首端与所述滚筒内部端面转动连接，该“Z”型摇杆的末端与所述提升板的末端固定连接；所述提升板的宽度小于滚筒的直径。
4.根据权利要求3所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述主动滚筒轴与所述“Z”型摇杆之间设有用于将主动滚筒轴的动力传递给“Z”型摇杆的动力传动机构，所述滚筒内设有隔板，所述隔板将所述滚筒内部分成传动腔与强化腔，所述提升机构位于所述强化腔内，所述动力传动机构位于所述传动腔内，该动力传动机构包括第三主动齿轮、动力传动转轴、第三从动齿轮、第四主动齿轮以及第四从动齿轮，其中，所述“Z”型摇杆的首端穿过隔板与所述第四从动齿轮连接，该“Z”型摇杆转动连接在隔板上，所述第三主动齿轮设置在所述主动滚筒轴上，所述动力传动转轴与主动滚筒轴平行且转动设置在所述滚筒内部端面上，所述第三从动齿轮设置在动力传动转轴上且与第三主动齿轮啮合，所述第四主动齿轮设置在动力传动转轴上且与第四从动齿轮啮合。
5.根据权利要求2所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述轴承钢球强化机构为超声波振动机构，所述超声波振动机构包括设置在所述滚筒内的振动板、超声波发生器以及设置在所述振动板下端的多个超声波振子，其中，所述滚筒内设有挡板，所述挡板将所述滚筒内部分成安装腔与强化加工腔，所述超声波发生器设置在所述安装腔内，所述振动板和超声波振子设置在所述强化加工腔内，多个超声波振子通过高频线与所述超声波发生器连接。
6.根据权利要求5所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述滚筒的筒壁在与所述振动板两侧对应的位置处设有安装槽，所述振动板两侧均延伸至所述安装槽内，所述振动板的上下两端均设多个弹簧，多个弹簧将所述振动板抵紧在安装槽的上下表面之间。
7.根据权利要求6所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述振动板的上表面与所述安装槽的上表面之间设有弹性密封垫，所述弹性密封垫的上端作用于安装槽的上表面，下端作用于振动板的上表面。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括设置在所述底板上的转动驱动电机以及用于将转动驱动电机的动力传递给水平转轴的转动传动机构，其中，所述转动传动机构包括设置在转动驱动电机上的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同轴设置的主动带轮、设置在所述水平转轴上的从动带轮以及设置在主动带轮与从动带轮之间的皮带，所述皮带的一端与所述主动带轮连接，另一端与所述从动带轮连接。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述滚筒上设有用于通入惰性气体的入气孔。
10.根据权利要求4所述的一种轴承钢球表面强化加工装置，其特征在于，所述行星传动机构为增速机构，所述动力传动机构为减速机构。
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