車削-等靜壓滾壓復合裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種車削-等靜壓滾壓復合裝置，包括復合刀具主體和等靜壓滾壓體，復合刀具主體前端的上半部分上設置有刀片安裝位置，刀片安裝位置的下方設置有沿復合刀具主體內部向下傾斜的安裝孔，等靜壓滾壓體安裝于安裝孔前半部分中，復合刀具主體中設有與安裝孔相通的通道，通道進口端設置有與液壓裝置相連的管道接頭；等靜壓滾壓體的液壓柱塞外部套設有復位彈簧，復位彈簧的后端頂在液壓柱塞尾部的外凸臺上，前端頂在安裝孔中的內凸臺上；安裝孔后半部分中設有密封螺釘，密封螺釘與液壓柱塞之間設有與前述兩者相接觸的定位彈簧，通道的出口與設置定位彈簧的安裝孔段相通。它能夠實現工件表面等靜壓滾壓強化，提高生產效率，降低生產成本。
【專利說明】車削-等靜壓滾壓復合裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于零件機械加工成型和表面強化技術，尤其是一種車削-等靜壓滾壓復口O
【背景技術】
[0002]目前，現代機械領域對于零件表面質量和機械性能的要求日益增加，特別是在航天航空領域，為了滿足零件高的抗疲勞、耐腐蝕和耐磨損性能的要求，在零件成型加工之后一般需要進行表面強化處理，以提高其使用性能和表面質量。目前對于回轉體零件，傳統的加工工藝一般需要在表面強化處理之前進行半精車或精車加工，大大提高了零件的制造周期。
[0003]等靜壓滾壓工藝是一種航空航天類回轉體零件表面強化的先進工藝，等靜壓滾壓工具使用高壓液壓油支撐滾珠，實現表面滾壓強化。等靜壓滾壓能夠實現工件和滾壓頭的柔性接觸，保持滾壓力恒定，并且加工之后能夠實現工件表層納米化，在工件表層產生較高的殘余壓應力，從而提高工件表面質量和抗疲勞性能。但是等靜壓滾壓裝置比較復雜，刀具體需要使用油管連接高壓液壓裝置，換刀時間相對較長。使用車削和等靜壓滾壓順序處理的加工工藝不僅延長了零件的制造周期，降低了生產率，而且也會增加刀具的庫存成本。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種車削-等靜壓滾壓復合裝置，它能夠在車削工件的同時，實現工件表面等靜壓滾壓強化，在提高工件抗疲勞性能和使用壽命的同時，提高生產效率，降低生產成本。
[0005]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0006]一種車削-等靜壓滾壓復合裝置，包括復合刀具主體和等靜壓滾壓體，所述復合刀具主體前端的上半部分上設置有用于安裝車刀的刀片安裝位置，刀片安裝位置的下方設置有沿復合刀具主體內部向下傾斜的安裝孔，等靜壓滾壓體安裝于安裝孔前半部分中，復合刀具主體中設有與所述安裝孔相通的通道，通道的進口端設置有與液壓裝置相連的管道接頭;
[0007]所述等靜壓滾壓體包括壓柱塞、節流閥、滾珠安裝座和陶瓷滾珠，所述陶瓷滾珠安裝于滾珠安裝座內，且陶瓷滾珠的一部分處于滾珠安裝座的外部，滾珠安裝座的部分和陶瓷滾珠均設置于安裝孔的外部，滾珠安裝座固定在液壓柱塞一端中，節流閥安裝于液壓柱塞另一端中，液壓柱塞位于安裝孔中，液壓柱塞、滾珠安裝座和節流閥中均設有連通的孔，所述孔的末端與安裝孔連通；
[0008]液壓柱塞外部套設有復位彈簧，復位彈簧的后端頂在液壓柱塞尾部的外凸臺上，前端頂在安裝孔中的內凸臺上；安裝孔后半部分中設有密封螺釘，密封螺釘與液壓柱塞之間設有與前述兩者相接觸的定位彈簧，所述通道的出口與設置定位彈簧的安裝孔段相通。
[0009]所述復合刀具主體為塊體結構，其下端通過固定安裝有安裝刀柄。
[0010]所述刀片安裝位置保證加工時安裝的車刀刀尖能夠先于陶瓷滾珠接觸工件表面。
[0011]所述安裝孔向下傾斜的角度應保證加工過程中等靜壓滾壓體垂直壓緊工件表面。
[0012]所述滾珠安裝座內的孔直通陶瓷滾珠表面，且滾珠受到液壓油壓緊后能夠在滾珠安裝座的腔體內部自由轉動。
[0013]所述滾珠安裝座前部設有防止液壓油將陶瓷滾珠沖出滾珠安裝座的液壓油流出孔。
[0014]所述滾珠安裝座外部套裝O型密封圈，裝入液壓柱塞之后通過防脫螺栓固定。
[0015]所述液壓柱塞外部和節流閥外部均套裝有O型密封圈。
[0016]所述復位彈簧的壓縮量為3_4mm。
[0017]所述定位彈簧的彈性模量大于復位彈簧的彈性模量。
[0018]本發明的復合刀具主體能夠安裝車刀、等靜壓滾壓體，連接安裝刀柄，通過油管接頭連接高壓油管，并且內部設計有高壓液壓油管道，能夠引導液壓油流向等靜壓滾壓體。車刀固定在復合刀具主體前端的刀片安裝位置，刀片安裝位置保證加工時刀尖能夠先于滾珠接觸工件表面；等靜壓滾壓體安裝在復合刀具主體安裝孔內，安裝孔軸線傾斜，保證加工過程中滾壓體垂直壓緊工件表面，滾壓體通過復位彈簧和定位彈簧保證滾壓體的正確位置，使用密封螺栓密封，防止高壓液壓油泄漏；油管接頭通過螺紋連接安裝在復合刀具主體后部的螺紋孔內，油管接頭后部連接高壓油管，高壓油管和液壓裝置連接；安裝刀柄和復合刀具主體通過螺栓連接。
[0019]等靜壓滾壓體包括液壓柱塞、節流閥、陶瓷滾珠、滾珠安裝座、防脫螺栓、O型密封圈。陶瓷滾珠安裝在滾珠安裝座內，滾珠受到液壓油壓緊后能夠在安裝座腔體內部自由轉動；滾珠安裝座前部設有液壓油流出孔，防止液壓油將滾珠沖出安裝座，滾珠安裝座套裝O型密封圈，裝入液壓柱塞之后通過防脫螺栓固定；節流閥安裝在液壓柱塞內部，同時套裝O型密封圈；液壓柱塞在相應位置套裝O型密封圈，前部安裝復位彈簧，后部和自制密封螺栓配合安裝定位彈簧。
[0020]采取的措施還包括:選用的定位彈簧全部壓縮之后能夠保證等靜壓滾壓體前部較細的部分不脫出安裝孔；復位彈簧壓縮后保證等靜壓滾壓體能夠伸出3-4mm。
[0021]本發明的優勢在于將車刀和等靜壓滾壓工具結合，既能夠單獨實現車削和等靜壓滾壓，也能夠將車削和等靜壓滾壓兩道工序結合到一道工序，將去除材料的工件成型和不去除材料的工件表面強化在一次走刀過程中完成。本發明能夠適用于多種幾何外形的回轉體零件的加工；使用等靜壓滾壓工具進行表面強化處理可以實現復合加工過程中車削深度和滾壓量的單獨控制，車削深度通過徑向進刀控制，滾壓量通過調節液壓油的壓力大小控制，從而保證零件加工精度和質量；復合加工一次走刀即可實現表面粗糙度降低、強度提高，消除車削加工產生的殘余拉應力，在工件表面引入較高的殘余壓應力，從而提高工件疲勞壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明一個實施例的剖視圖；
[0023]圖2為等靜壓滾壓體局部剖視圖；
[0024]圖3為本發明一個實施例的整體三維圖。
[0025]圖中:1、密封螺釘；2、定位彈簧；3、液壓柱塞；4、復位彈簧；5、節流閥；6、滾珠安裝座；7、陶瓷滾珠；8、防脫螺釘；9、車刀；10、O型密封圈；11、復合刀具主體；12、油管接頭，13、安裝刀柄，14、刀柄安裝螺釘。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0027]如圖1-3所示，車削-等靜壓滾壓復合裝置，主要組成部分包括復合刀具主體11、安裝刀柄13、等靜壓滾壓主體(由液壓柱塞3、節流閥5、滾珠安裝座6、陶瓷滾珠7)以及油管接頭12。陶瓷滾珠7安裝在滾珠安裝座6內，滾珠安裝座6通過防脫螺釘8固定在液壓柱塞3內，節流閥5安裝在液壓柱塞3另一端，滾珠安裝座6、節流閥5、液壓柱塞3套裝O型密封圈10，組裝完成的等靜壓滾壓主體前部套裝復位彈簧4，然后裝入復合刀具主體11內部的安裝孔，復位彈簧4后部接觸液壓柱塞3尾部凸臺，前部接觸安裝孔內凸臺，復位彈簧4可壓縮3-4_，將定位彈簧2推入復合刀具主體11內部的安裝孔，前部接觸液壓柱塞3尾部凸臺，后部接觸密封螺釘I，將密封螺釘I擰入安裝孔至完全沒入，定位彈簧2的彈性模量遠大于復位彈簧4的彈性模量，車刀9在復合刀具主體11上的安裝位置夾緊，安裝刀柄13通過刀柄安裝螺釘14固定在復合刀具主體11上，油管接頭12和復合刀具主體11通過螺紋連接，油管接頭12后部連接高壓油管，液壓系統通過高壓油管向復合刀具供給高壓液壓油。
[0028]本發明的工作過程如下:
[0029]1.單獨車削加工，不啟動液壓系統，工作方式和一般車削相同；
[0030]?.單獨等靜壓滾壓加工，不安裝車刀，使陶瓷滾珠7距離工件保持2mm距離，啟動液壓系統，高壓液壓油通過高壓油管進入復合刀具主體11內部的液壓油流道，高壓液壓油推動液壓柱塞3壓縮復位彈簧4沿著安裝孔伸出，陶瓷滾珠7壓緊工件表面，完成滾壓加工，高壓液壓油從滾珠安裝座6前部泄壓孔噴出，工作過程中陶瓷滾珠7能夠在滾珠安裝座6內自由轉動，通過調節液壓系統輸出壓力控制滾壓量大小，密封螺釘I防止工作時液壓油泄漏；加工結束后復位彈簧4伸長，液壓柱塞3回到初始位置，彈性模量很大的定位彈簧2保證液壓柱塞3不脫出安裝孔前部，并且不影響液壓油流動；
[0031]Ii1.車削-等靜壓滾壓復合加工，車刀9正常進給，同時啟動等靜壓滾壓，設定合適壓力保證加工精度。一次走刀同時完成工件車削成型和等靜壓滾壓表面強化，表面粗糙度相較單獨車削降低一至兩個等級，產生有益于疲勞壽命的殘余壓應力。
[0032]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，包括復合刀具主體和等靜壓滾壓體，所述復合刀具主體前端的上半部分上設置有用于安裝車刀的刀片安裝位置，刀片安裝位置的下方設置有沿復合刀具主體內部向下傾斜的安裝孔，等靜壓滾壓體安裝于安裝孔前半部分中，復合刀具主體中設有與所述安裝孔相通的通道，通道的進口端設置有與液壓裝置相連的管道接頭； 所述等靜壓滾壓體包括壓柱塞、節流閥、滾珠安裝座和陶瓷滾珠，所述陶瓷滾珠安裝于滾珠安裝座內，且陶瓷滾珠的一部分處于滾珠安裝座的外部，滾珠安裝座的部分和陶瓷滾珠均設置于安裝孔的外部，滾珠安裝座固定在液壓柱塞一端中，節流閥安裝于液壓柱塞另一端中，液壓柱塞位于安裝孔中，液壓柱塞、滾珠安裝座和節流閥中均設有連通的孔，所述孔的末端與安裝孔連通； 液壓柱塞外部套設有復位彈簧，復位彈簧的后端頂在液壓柱塞尾部的外凸臺上，前端頂在安裝孔中的內凸臺上；安裝孔后半部分中設有密封螺釘，密封螺釘與液壓柱塞之間設有與前述兩者相接觸的定位彈簧，所述通道的出口與設置定位彈簧的安裝孔段相通。
2.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述復合刀具主體為塊體結構，其下端通過固定安裝有安裝刀柄。
3.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述刀片安裝位置保證加工時安裝的車刀刀尖能夠先于陶瓷滾珠接觸工件表面。
4.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述安裝孔向下傾斜的角度應保證加工過程中等靜壓滾壓體垂直壓緊工件表面。
5.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述滾珠安裝座內的孔直通陶瓷滾珠表面，且滾珠受到液壓油壓緊后能夠在滾珠安裝座的腔體內部自由轉動。
6.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述滾珠安裝座前部設有防止液壓油將陶瓷滾珠沖出滾珠安裝座的液壓油流出孔。
7.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述滾珠安裝座外部套裝O型密封圈，裝入液壓柱塞之后通過防脫螺栓固定。
8.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述液壓柱塞外部和節流閥外部均套裝有O型密封圈。
9.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述復位彈簧的壓縮量為 3_4mm。
10.如權利要求1所述的車削-等靜壓滾壓復合裝置，其特征是，所述定位彈簧的彈性模量大于復位彈簧的彈性模量。
【文檔編號】B23P23/02GK104384934SQ201410476139
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】劉戰強, 賀蒙 申請人:山東大學