[实用新型]一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置。

背景技术

金属材料表面的微观结构对于零件的工作性质具有重要的影响。微观结构所在基体结构主要有平面立体和曲面立体等。对于平面上的微观结构的加工相对较为成熟，而对于回转体上的微观结构的加工相对比较困难。微观结构如槽的成形方法主要有机加工、材料成形等工艺。对于轴上规则分布的微观结构如液体轴承（需要在轴的表面形成5～20微米深的槽）的成型主要依赖于微细机加工等方法。但是，精细微加工方法成形周期长，加工成本高。对于大批量工件加工，材料成型方法具有成形效率高，但是成形的精度较低的特点。针对不同的成形形状，材料成形工艺主要有旋压、劈切、压印等方法。一般而言，材料成形工艺是一种材料坯料的成形方法，属于粗加工的范畴。压印是一种典型的金属材料成形工艺，在材料成形中具有重要的地位。但是，压印工艺在轴的微型槽的加工方面的应用却鲜有相关报道。

发明内容

本实用新型目的是针对现有技术的不足，提出了一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型装置包括两个结构相同的轧辊装置；所述的轧辊装置包括轧辊轴和环形轧辊，环形轧辊套置在轧辊轴上，并与轧辊轴固定连接，环形轧辊的两端分别设置有滚子轴承，滚子轴承通过轴承座固定在机架上，机架与电机驱动的机械手连接，电机通过机械手控制机架沿工件轴推进方向直线往复移动；轧辊轴穿过滚子轴承设置，轧辊轴的一端设置有压盖，另一端固定设置有电机驱动的机械手上的一个齿轮，两个轧辊轴通过机械手的齿轮组实现轧辊轴相对转动，进而带动两个环形轧辊相对转动；两个轧辊装置的环形轧辊上下对称设置，且位于同一平面。

所述的环形轧辊为圆柱形，环形轧辊的外侧壁上沿圆周开有凹槽，所述的凹槽的截面为半圆形，凹槽内的圆弧面上设置有多个凸起；两个轧辊装置的环形轧辊的凹槽相对，形成圆孔；

圆环的凹槽从起始工作部位展开成水平直线的凹槽，且将凹槽的圆弧面展开成平面后，多个凸起在该平面上成矩阵排列，横向相邻的凸起间的距离相同，纵向相邻的凸起间的距离相同；所述的所有凸起的横截面尺寸相同，位于凸起矩阵同一纵向序列的凸起高度相同；位于横向序列的凸起分为成形段和整形段，所述的成形段从第一个凸起开始，成形段的凸起高度逐个递增，成形段凸起上底面的中心连线与水平线成α角为2°～5°，整形段从成形段最高凸起的下一个凸起开始，整形段的所有凸起高度与成形段最高凸起的高度相同；成形段的长度为成形段和整形段总长度的70～80﹪；相邻横向序列凸起的距离与工件轴的相邻微型槽距离相同。

本实用新型装置与传统的成形工艺比较所具有的优点如下：

    （1）工作载荷小。滚动辊压的方法，属于一种局部成形工艺，工作载荷仅为整体的成形工艺如模锻、挤压工艺的几分之一。此外，成形时，沿工件轴向方向，环形轧辊的凸起高度逐渐接近工件微型槽的高度，使工件轴表面微型槽逐步成形，属于步进成形方法，从而可以进一步降低成形力。

    （2）生产效率高。工件轴的成形过程取决于轧辊轴的旋转速度和工件轴的进给速度，轧辊轴旋转速度频率越高，工件轴进给速度越快，生产效率越高。设计环形轧辊时，将整个成形过程分为成形和整形两个阶段，这样既可以保证成形效率,又可以大幅提高成形质量。

    （3）成形质量高。传统的微成形挤压工艺，成形时，材料向周边流动，容易造成微型槽几何形状失真。另外微挤压成形时的材料弹性回复，容易使微型槽的形状不完整。而本发明的步进滚动辊压压印成形过程是一种步进成形工艺，单步变形小，同时环形轧辊设计成为成形和整形两个部分，微型槽在后续的整形过程中，形状精度可以得到大幅提高。

本实用新型与传统的机械加工工艺相比，成形效率大幅提高，加工成本大幅下降，并且由于采用了渐进成形的模具设计，所以成形质量得到较好的保证。

附图说明

图1为本实用新型中两个轧辊装置的结构示意图；

图2为本实用新型工作状态结构示意图；

图3为环形轧辊的AA剖面结构图；

图4(a)为水平展开后凸起的结构示意图；

图4(b)为水平展开后横向序列凸起的结构示意图；

图5为工件轴压印完成后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的分析。