[发明专利]一种滚压刀具及其进行金属板料表面渐进滚压成形的方法

说明书

本发明公开了一种滚压刀具，包括滚压刀刀柄，滚压刀刀柄内依次设置有弹簧组和滚压刀头，滚压刀刀柄内设置有防止滚压刀头与滚压刀柄的相对转动的导向键，法兰与滚压刀刀柄连接。该滚压刀具滚压效率高。一种金属板料表面渐进滚压成形的方法，包括以下步骤：步骤1、分析待成形零件，获得该待成形零件局部最大弯曲变性能密度；步骤2、根据滚压刀具球环的半径、两个球环的中心距离和试板，进行试板试验，使滚压刀具及滚压力能满足成形极限要求；步骤3、确定待成形零件滚压参数，待成形零件滚压参数包括机床主轴转速n及沿x、y方向的进给速度v_x、v_y，按照待成形零件滚压参数，进行金属板料表面渐进滚压成形。采用该方法成形后零件表面粗糙度小。

技术领域

本发明属于机械制造金属板料表面成形技术领域，涉及一种滚压刀具，还涉及采用该滚压刀具进行金属板料表面渐进滚压成形的方法。

背景技术

金属板料成形在制造业中有着广泛的应用，传统的金属板料加工工艺都离不开模具，采用模具的加工工艺周期长，而且缺乏柔性，当产品变化时就需要重新更换模具，这就延长了新产品的开发周期。而现代社会产品的更新换代非常迅速，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，是企业生存和发展的关键。

因此一些柔性无模成形技术应运而生，如：喷丸成形、数字化渐进成形、无模多点成形、激光成形技术等，这些技术都是在数控系统的支撑下，实现板料的无模成形，具有很大的柔性。他们克服了模具成形的不足，节省了模具制造费用与时间，特别适合新产品的开发和小批量生产。

表面滚压是用硬质且表面光滑的滚动体在零件表面滚动的同时向表面施加一定压力的工艺。通过滚压可以达到三方面的效果：降低表面粗糙度，提高表面硬度，以及在表层产生压应力层。

表面滚压强化技术(以下简称滚压)自1929年首次在德国被用于机车轴的表面强化后，目前已在航空航天、汽车机车、精密机械、国防工业、生物医学等领域得到了广泛应用。滚压工艺、滚压对象及滚压刀具逐渐多样化,旨在提高加工效率并获得更好的表面质量。

由于板料表面滚压工艺可以在板料表层形成压应力层，使板料产生弯曲变形，控制滚压参数就可以控制板料变形后的形状，这样通过滚压工艺就可以实现壁板类零件的柔性成形。

金属板料表面渐进滚压成形是壁板类零件柔性成形的一种极具应用前景的成形方法。目前通过滚压工艺在板料表面形成压应力而达到表面强化目的专利及文献众多，但用于成形的却极少。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚压刀具，该滚压刀具滚压效率高。

本发明的另一个目的是提供一种金属板料表面渐进滚压成形的方法，采用该方法成形后零件表面粗糙度小。

本发明所采用的技术方案是，一种滚压刀具，包括滚压刀刀柄，滚压刀刀柄内依次设置有弹簧组和滚压刀头，滚压刀刀柄内设置有防止滚压刀头与滚压刀柄间相对转动的导向键，滚压刀头的一端穿过法兰且伸出滚压刀刀柄外，法兰与滚压刀刀柄连接。

本发明的特点还在于，

刀柄是由大轴端和小轴端构成的台阶轴，小轴端与机床刀柄配合连接，大轴端内设置有盲孔，弹簧组和滚压刀头均位于盲孔内，大轴端内侧面设置有两个对称分布的矩形通孔，导向键位于矩形通孔内，导向键上设置有螺钉b。

法兰与滚压刀刀柄之间通过螺钉a连接，螺钉a依次穿过弹簧垫圈、法兰和滚压刀刀柄。

弹簧组由一组正反叠加的蝶形弹簧组成。

滚压刀头包括刀杆，刀杆的一端伸出滚压刀刀柄外且穿有芯轴，芯轴的两端均依次连接有平垫圈、轴承和轴用挡圈，每个轴承上均套有球环，球环上安装有孔用挡圈。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种金属板料表面渐进滚压成形的方法，采用一种滚压刀具，包括以下步骤：