[发明专利]一种轴类零件表面滚压装置

说明书

技术领域：

本发明属于机械零件加工技术领域，涉及到轴类零件表面强化的工艺装备，尤其涉及一种轴类零件表面滚压装置，该装置特别适用于细长轴等刚度较差的轴类零件的表面滚压加工。

背景技术：

机械产品的使用寿命和使用性能与零件的加工质量有着密切的关系。机械零件在金属切削加工过程中，受切削力和摩擦力的作用，零件表面一薄层的体积往往发生改变，因此，零件表面在加工后不仅在留下刀具加工的痕迹等加工缺陷，而且还会产生残余拉应力。在使用过程中，零件表面往往暴露在空气中，表面凹坑处容易积留腐蚀物，使表面容易受到腐蚀。轴类零件在外力作用下，零件表面往往所受的应力最大，成为裂纹的起始源。为了延长轴类零件的使用寿命，采用精密的加工的方法降低其表面粗糙度，或者对其表面进行热处理以改善其机械性能。对于受循环载荷作用的零件，还常常需要使用冷压强化的方法使其金属表层发生冷态的塑性变形，在表层产生残余压应力和冷硬层，从而提高零件的抗疲劳强度和抗腐蚀性能，如飞机的起落架，采用喷丸强化的方法在其表面产生残余压应力，延缓起落架在飞机长期起落过程中所受冲击载荷作用而萌生疲劳裂纹。

滚压是提高工件表面质量一种常用的工艺，属于零件表面的光整加工。它是利用单个滚轮对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，不仅降低工件表面粗糙值，而且塑性变形还会使表层组织冷硬化和晶粒变细，在表层形成了有益的残余压应力，硬度和强度也得到提高，从而改善了工件抗疲劳性能、耐磨性以及耐蚀性等，延长了工件的使用寿命。

目前，轴类零件的滚压加工一般是车床上进行的，即先将轴类零件的一端用三爪卡盘夹住，另一端用顶尖顶着，滚轮安装在刀架上，车床主轴带动轴类零件旋转，通过刀架带动滚轮沿轴的径向进给，并沿零件的轴线做轴向运动，从而使轴类零件的整个表面被滚轮滚压。在滚压过程中，要使轴类表面的金属材料产生塑性的流动，滚轮与工件之间产生接触应力要高于金属材料的屈服应力，常常达到几百个MPa量级，如常用的45钢轴类滚压时需要达到355MPa以上。由于目前使用单个滚轮从轴的一侧施加径向压力，单侧施力会使轴类零件发生变形，在靠近轴类零件夹持端因刚度大而变形较小，而在轴的中间，因刚度小而发生较大的弹性变形，弹性变形使滚压过程中产生了让刀，使滚压深度减小，因此轴类零件滚压后不仅产生腰鼓形的圆柱度误差，而且形成的残余压应力层不均匀，甚至不能产生有效的残余压应力层，滚压质量变差，特别是对于细长轴，滚压的质量难以达到要求，甚至无法加工。

发明内容：

本发明提供一种轴类零件表面滚压装置，目的是解决现有滚压工具在滚压刚度较小的轴类零件时表面的残余压应力层深度不均匀，滚压后工件圆柱度误差大，滚压质量难以保证等不足，特别是解决现有的技术不能适用于细长轴的滚压的不足。本发明所提供的一种轴类零件表面滚压装置，不仅可以较好保证轴类零件滚压加工的表面质量，而且可以实现对细长轴等刚性差的零件进行高质量的滚压加工。

本发明所提供的一种轴类零件表面滚压装置包括底座7、滚压系统、调心系统、测量系统及装夹系统。

所述滚压系统包括第一滚轮1、第一圆柱销2、第一滚轮支架3、第一螺母4、螺杆5、第二螺母13、第二滚轮支架14、第二圆柱销15、第二滚轮16、盖板6及连接螺钉25；所述第一圆柱销2通过第一滚轮支架3上销孔和所述第一滚轮1的中心孔将所述第一滚轮1安装在所述第一滚轮支架3上；所述第二圆柱销15通过第二滚轮支架14上销孔和所述第二滚轮16的中心孔将所述第二滚轮16安装在所述第二滚轮支架14上；所述第一滚轮支架3和所述第二滚轮支架14安装在所述底座7的滑槽内，盖板6使所述第一滚轮支架3和所述第二滚轮支架14在所述底座7的槽内运动，所述盖板6通过连接螺钉25固定在所述底座7上；所述螺杆5的两端具有不同旋向的螺纹，所述螺杆5分别与所述第一滚轮支架3和所述第二滚轮支架14上的螺纹配合；所述第一螺母4安装在所述螺杆5上，所述第一螺母4位于所述第一滚轮支架3的右侧，所述第二螺母13安装在所述螺杆5上，所述第二螺母13位于所述第二滚轮支架14的左侧。

所述调心系统包括第一调节螺钉8、紧定螺钉9、限位叉架10、托板11及第二调节螺钉12；所述第一调节螺钉8的端部与所述限位叉架10接触，并通过螺纹装配在底座7上；所述的第二调节螺钉12的端部与限位叉架10接触，所述的第二调节螺钉12通过螺纹装配在所述底座7上，所述限位叉架10的上端部与所述螺杆5配合，所述限位叉架10的下端部与所述托板11接触，所述托板11通过所述紧定螺钉9固定在所述底座7上。