[发明专利]一种利用滚压技术处理车轴表面的方法

说明书

一种利用滚压技术处理车轴表面的方法，包括(1)对车轴表面进行清洗；(2)将清洗后的车轴以及滚压刀具安装至车床上；(3)设置滚压压力、进给量、转速和滚压次数，并调整滚压刀具的滚压头与车轴轴线的夹角，对车轴不同位置进行滚压处理，其中，处理与车轴轴线平行的表面时，滚压头与车轴表面垂直，处理车轴过渡处时，滚压头与车轴轴线成60°的夹角。本发明方法直接用于处理粗车后的列车车轴，提高其疲劳性能并且可以成为机械加工的最后一道工序；处理过程可在车床上实现机械化处理大大减少人工操作，且对原始车轴的尺寸精度影响小，制备出的材料表面光整度好。

技术领域

本发明属于材料表面镜面处理技术领域，具体涉及一种利用滚压技术处理车轴表面的方法。

背景技术

滚压技术是一种无切削利用材料表面的塑性变形的加工方法。在滚压过程中，通过特制的滚压工具在材料表面来回滚压，使材料表面晶粒和应力状态发生改变，从而材料表面性能发生改变；滚压作为一种塑性精加工工艺，可替代传统的磨削、研磨、抛光等工序，作为工件的最终加工工艺；近年来，滚压强化技术发展越来越迅速，在很多行业都已广泛使用，如航天航空、汽车车轴，列车车轴等。滚压技术可以降低材料表面粗糙度；表层塑性变形，晶粒细化，表面硬度提升，并且形成残余压应力，这些方面的改变有助于提高其耐蚀性、耐磨性和抗疲劳性能，目前国内外应用的处理表面技术有机械滚压、激光冲击、喷丸等。虽然这些方法都可以在材料表面产生效果，但是由于车轴自身结构设计的问题，很难快速且机械式的对车轴进行表面处理，如激光冲击虽然可以实现机械化但设备价格过高；喷丸处理不易产生均匀的处理效果且处理后材料表面粗糙度较高。车轴的圆弧过渡处或卸荷槽易造成应力集中并出现微裂纹导致车轴报废，所以对于车轴圆弧过渡处或卸荷槽的处理尤为重要。如何通过表面处理方法在过渡处或卸荷槽产生均匀的变质层成为提高车轴使用寿命的关键。

申请号201010620502.6的专利申请公开了一种曲轴连杆颈滚压方法与使用该方法加工的曲轴连杆颈。滚压技术在发动机的曲轴得到了应用，并取得了不错的效果，但是在列车车轴方面应用较少，本专利方法能够对车轴表面进行一次性滚压，减少了滚压操作的复杂性。因此，发展一种能够应用在车轴表面的滚压方法非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用滚压技术处理车轴表面的方法，该方法直接用于处理粗车后的列车车轴，提高其疲劳性能并且可以成为机械加工的最后一道工序；处理过程可在车床上实现机械化处理大大减少人工操作，且对原始车轴的尺寸精度影响小，制备出的材料表面光整度好。

本发明采取的技术方案是：

一种利用滚压技术处理车轴表面的方法，其步骤如下：

(1)对车轴表面进行清洗；

(2)将清洗后的车轴以及滚压刀具安装至车床上；

(3)设置滚压压力、车轴的进给量和转速、滚压次数，并调整滚压刀具的滚压头与车轴轴线的夹角，对车轴不同位置进行滚压处理，其中，处理与车轴轴线平行的表面时，滚压头与车轴表面垂直，处理车轴过渡处时，滚压头与车轴轴线成60°的夹角。

进一步的，步骤(1)中清洗是以煤油为介质对车轴表面进行清洗，车轴表面清洗可以去除其表面的污垢和细小颗粒，最终提高滚压后车轴表面的完整性。

进一步的，滚压压力200～300bar、进给量0.1～0.2mm/r、转速210～320r/min、滚压次数2～4次。参数设置的原理是：如果滚压压力、滚压次数过度增加，进给量过度减小，可能表面材料会由于过滚压而剥落，进给量增大可能无法消除全部车削刀痕导致粗糙度增加；另外，试验验证，进给量对表面粗糙度影响最大，滚压压力对残余应力影响最大，再根据车轴材料力学性能设计了正交试验表，最终得出上述车轴滚压处理的优化参数范围，该优选参数有利于滚压处理后形成更好车轴表面，保证滚压处理后车轴的抗疲劳性能的提高。