缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置及其摩擦攪拌強化機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械加工制造技術領域，特別涉及一種對鋁合金材質內孔表面進行摩擦攪拌強化加工的缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置及其摩擦攪拌強化機構。
【背景技術】
[0002]缸筒類零件，如發動機汽缸、液壓缸和氣缸等，其內孔精度、表面粗糙度和耐磨性要求很高，因此對這類零件的表面強化處理顯得十分重要。受限于內孔這樣的場合，常用的機械表面強化處理方法(如拋丸、噴丸等工藝)難以得到理想的效果。
[0003]摩擦攪拌強化加工是一種無肩加工工藝，它通過滾壓體向工件表面施加一定的壓力，使工件表面產生塑性滑移變形，形成螺旋狀晶相纖維，從而強化工件表面，提高被加工面的表面硬度和耐磨性。缸筒零件的內孔形狀簡單，適合用摩擦攪拌技術進行機械表面強化。然而，目前存在的內孔表面強化工具，如內孔滾壓器，其具有以下不足:
1、帶有滾針的滾壓頭一端懸裝在精密車床、鏜床或鉆床上，難以與所加工內孔保持同軸；
2、滾針在與內壁摩擦擠壓時，其接觸面積大，散熱條件差，滾針變形難以預測，滾壓頭滾針對內壁的擠壓力無法控制，適應性差；
3、現有的滾壓器對工件表面只有一個滾壓運動，無攪拌運動，其表面強化效果與摩擦攪拌強化相差甚遠，無法滿足工件內孔表面強化處理的加工要求。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置及其摩擦攪拌強化機構，能夠對內孔壁實現摩擦擠壓和攪拌運動，并能夠調節擠壓力，提高被加工內孔的表面性能。
[0005]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
本發明首先公開了一種缸筒內孔摩擦攪拌強化機構，包括公轉空套軸和用于驅動所述公轉空套軸旋轉的公轉驅動機構，所述公轉空套軸的下部設有用于伸入內孔內的摩擦攪拌段，所述摩擦攪拌段上環形均布設有與其軸線垂直的擠壓軸孔，所述擠壓軸孔內安裝有擠壓軸；所述公轉空套軸內設有中心通孔I，所述中心通孔I內設有用于驅動所述擠壓軸沿其軸線自轉的自轉驅動機構和用于驅動所述擠壓軸沿其軸向方向移動的壓力調節機構。
[0006]進一步，所述公轉驅動機構包括固定套裝在所述公轉空套軸上的公轉從動帶輪。
[0007]進一步，所述壓緊軸背向所述公轉空套軸軸心的一端端面設為球面。
[0008]進一步，所述自轉驅動機構包括套裝在所述中心通孔I內的自轉空套軸，所述自轉空套軸的下方設有旋轉配合套裝在所述中心通孔I內并與自轉空套軸同步轉動的主動錐齒輪，所述擠壓軸上套裝設有與其同步轉動并與所述主動錐齒輪嚙合的從動錐齒輪；所述自轉空套軸上固定套裝設有與其同步轉動的自傳從動帶輪。
[0009]進一步，所述自轉空套軸和主動錐齒輪上分別設有同軸的中心通孔II和中心通孔III，所述壓力調節機構包括套裝在所述中心通孔II和中心通孔III內的下壓緊空套軸，所述下壓緊空套軸內套裝設有與其同步軸向移動的壓緊軸；所述壓緊軸的下端延伸伸出所述下壓緊空套軸外并設有外徑沿豎直向下的方向逐漸減小的圓錐頭I，所述擠壓軸面向所述公轉空套軸中心的一端設有與所述圓錐頭I配合的圓錐頭II ;所述擠壓軸上套裝設有位于所述圓錐頭II和所述從動錐齒輪之間的碟簧；所述壓緊軸的上端設有用于驅動其軸向移動的壓力機構。
[0010]進一步，所述壓力機構包括固定架，所述固定架上設有與所述壓緊軸同軸的安裝孔，所述壓緊軸的上端延伸伸出所述下壓緊空套軸并伸入所述安裝孔內，且所述壓緊軸的上端套裝設有與其同步軸向移動的上壓緊空套軸，所述安裝孔內套裝設有壓緊套杯和用于驅動所述壓緊套杯軸向移動的壓緊氣缸，所述壓緊套杯與所述上壓緊空套軸之間設有推力軸承。
[0011]進一步，所述壓緊套杯上套裝設有用于其軸向復位的復位彈簧。
[0012]進一步，所述上壓緊空套軸與所述下壓緊空套軸之間固定連接，所述壓緊軸的頂端設有將所述上壓緊空套軸與壓緊軸相固定的軸端圓螺母。
[0013]本發明還提出了一種缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置，包括支撐臺和如上所述的缸筒內孔摩擦攪拌強化機構，所述支撐臺上設有安裝通孔，所述公轉空套軸旋轉配合安裝在所述安裝通孔內。
[0014]進一步，所述支撐臺固定安裝有公轉動力電機和自轉動力電機，所述公轉動力電機的輸出軸上設有公轉主動帶輪，所述公轉主動帶輪與所述公轉從動帶輪之間設有公轉傳動帶；所述自傳動力電機的輸出軸上設有自轉主動帶輪，所述自傳主動帶輪與所述自傳從動帶輪之間設有自轉傳動帶；所述固定架固定安裝在所述支撐臺上。
[0015]本發明的有益效果在于:
本發明的缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置，通過在公轉空套軸的下部設置摩擦攪拌段，并在摩擦攪拌段上環形均布設置壓緊軸，使用時，將摩擦攪拌段伸入待加工的內孔內，利用公轉驅動機構驅動公轉空套軸旋轉，進而帶動壓緊軸公轉，利用自轉驅動機構驅動壓緊軸繞其軸線自轉，并利用壓力調節機構調節壓緊軸作用在內孔壁上的壓力，如此，便能夠對內孔壁實現摩擦擠壓和攪拌運動相結合的強化處理，以提高被加工內孔的表面性能。
[0016]通過設置支撐臺，使用時，將支撐臺定位安裝固定即可，能夠保證壓緊軸的軸線與待加工內孔的軸向共軸。
【附圖說明】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明:
圖1為本發明缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置實施例的結構示意圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1的左視圖；
圖4為圖2的A-A尚]視圖；
圖5為圖4的B詳圖；
圖6為圖4的C詳圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0019]如圖1所示，為本發明缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置實施例的結構示意圖。本實施例的缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置，包括支撐臺I和缸筒內孔摩擦攪拌強化機構。本實施例的缸筒內孔摩擦攪拌強化機構，包括公轉空套軸2和用于驅動公轉空套軸2旋轉的公轉驅動機構，公轉空套軸2的下部設有用于伸入內孔內的摩擦攪拌段，摩擦攪拌段上環形均布設有與其軸線垂直的擠壓軸孔3，擠壓軸孔3內安裝有擠壓軸4。公轉空套軸2內設有中心通孔I，中心通孔I內設有用于驅動擠壓軸4沿其軸線自轉的自轉驅動機構和用于驅動擠壓軸4沿其軸向方向移動的壓力調節機構。本實施例的支撐臺I上設有安裝通孔5，公轉空套軸2旋轉配合安裝在安裝通孔5內，本實施例的公轉空套軸2通過軸承6旋轉配合安裝在安裝通孔5內。具體的，本實施例的支撐臺I的一側還設有安裝法蘭7，便于安裝固定。優選的，壓緊軸4背向公轉空套軸2軸心的一端端面設為球面。
[0020]本實施例的缸筒內孔摩擦攪拌強化裝置，通過在公轉空套軸2的下部設置摩擦攪拌段，并在摩擦攪拌段上環形均布設置壓緊軸4，使用時，將摩擦攪拌段伸入待加工的內孔內，利用公轉驅動機構驅動公轉空套軸2旋轉，進而帶動壓緊軸4公轉，利用自轉驅動機構驅動壓緊軸4繞其軸線自轉，并利用壓力調節機構調節壓緊軸4作用在內孔壁上的壓力，如此，便能夠對內孔壁實現摩擦擠壓和攪拌運動相結合的強化處理，以提高被加工內孔的表面性能。通過設置支撐臺1，使用時，將支撐臺I定位安裝固定即可，能夠保證壓緊軸4的軸線與待加工內孔的軸向共軸。
[0021]進一步，公轉驅動機構包括固定套裝在公轉空套軸2上的公轉從動帶輪8，具體的，公轉從動帶輪8通過公轉連