一種可調心碾壓表面納米化裝置的制造方法
【專利說明】—種可調心碾壓表面納米化裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于材料表面碾壓加工領域，特別涉及一種可調心碾壓表面納米化裝置。
【背景技術】
[0003]目前，已有的金屬材料表面納米化的處理裝置主要分為兩大類:一類是受傳統噴丸技術啟發設計的裝置，通過金屬小球或柱狀壓頭對金屬材料表面進行反復撞擊；另外一類是內置有金屬小球的壓頭轉動，小球在金屬表面旋轉滾動使得材料表面產生塑性變形。其中，由于受到整體手動加載方式和主軸剛性傳動的限制，現有的第二類表面納米化裝置存在有效加工尺寸小，可操作性差以及壓頭對工件平整度要求較高等問題，很難實現高效工業化生產。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，為了克服現有的材料表面納米化設備操作不便、加工效率低和剛性接觸導致碾壓頭施壓不均勻的問題，本發明提供一種新型材料表面納米化設備，該設備不僅能夠較有效的改善施壓不均問題，而且能方便高效地對平面進行碾壓納米化處理。
[0005]本發明采用如下技術方案:
一種可調心碾壓表面納米化裝置，包括機架、碾壓頭、工作臺、控制臺，所述機架上設有電機組，所述的電機組由控制臺控制其開斷及正反轉，其中電機I通過傳動系統控制位于機架兩側的絲桿I轉動，所述絲桿I與螺母構成絲杠螺母傳動機構，在兩個絲杠螺母上安裝一個橫梁，在橫梁上安裝有碾壓頭，通過控制絲杠I的旋轉實現碾壓頭所在的中間橫梁的上下運動，同時碾壓頭在電機II的驅動下進行旋轉；在所述機架的底部設置有工作臺，且由控制臺控制電機II1、IV帶動工作臺橫縱向雙向進給。
[0006]優選的是，所述工作臺的進給系統包括橫向進給系統和縱向進給系統，兩個進給系統均包括螺旋傳動機構，所述螺旋傳動機構中螺母與各自方向的導軌分別固定于下底板和下滑板上，相應電機通過絲杠II傳動控制工作臺進給。
[0007]優選的是，所述的絲杠II通過電機自動控制或者通過一個旋轉手輪手動控制。
[0008]優選的是，所述的碾壓頭中控制碾壓頭轉速的電機II的輸出軸與中間主軸之間通過鍵連接，中間主軸的另一端通過主軸離合與球籠式萬向節連接，球籠式萬向節與碾壓頭底部接盤連接，碾壓頭安裝在底部接盤上。
[0009]優選的是，在裝置的橫梁和中間主軸之間安裝有推力軸承，所述推力軸承的滾子和軸承內圈之間安裝有檢測碾壓頭與被加工工件表面接觸壓力的壓力傳感器。
[0010]優選的是，所述的球籠式萬向節能實現空間內三維的相對轉動，自由度為3。
[0011]優選的是，所述的電機I通過變速鏈輪控制橫梁上下運動速度。
[0012]優選的是，所述碾壓頭的滾珠按阿基米德螺旋線的十字排布。
[0013]優選的是，所述工作臺的上部安裝有工件夾具。
[0014]優選的是，所述可調心碾壓表面納米化裝置還包括有照明系統和對工件進行冷卻的冷卻系統。
[0015]優選的是，所述工作臺的進給系統包括橫向進給系統和縱向進給系統中安裝有限位開關對兩個方向的運動行程限制。
[0016]上述的電機組包括控制中間橫梁的電機1、控制碾壓頭轉速的電機I1、控制工作臺縱向進給的電機III和控制工作臺橫向進給的電機IV。
[0017]本發明的工作過程如下:
工作臺部分分上下兩層，橫縱方向的螺旋傳動機構中螺母與各自方向的進給系統橫向導軌導軌、進給系統縱向導軌固定于下底板和下滑板，兩絲杠及其傳動軸與電機輸出軸連接傳動，完成工件加工時的雙向進給，兩絲杠及其傳動軸也用過轉向齒輪與傳動軸由兩個方向的進給手輪控制，增加了工件加工時進給的靈活性。兩個方向的運動行程由限位開關限制，當下滑板或工作臺運動到限定位置時，同時接觸觸發開關，進給電機反轉，下滑板或工作臺反向運動，完成工件的來回往復旋轉碾壓。工作臺上安裝有工件夾具。
[0018]工件夾具將待加工板材試樣安裝在工作臺上，控制面板上的調頻旋鈕將主軸調至低速，并按下主軸下降按鈕，將變速鏈輪延伸支架中的手輪順時針轉動，降低橫梁的下降速度至最低。當下降至與碾壓頭中滾珠與工件表面將近接觸時，先暫停下降，然后使用快速地點觸下降按鈕法來控制，使碾壓頭急促短暫地下降，直至穩定地碾壓在試樣上表面。此時，主軸軸系中推力軸承中安裝的壓力傳感器將滾珠與工件表面的壓力(kN)顯示于控制面板。主軸調速電機帶動碾壓頭轉動，頂部接盤中排布滾珠在工件表面以一定的線速度滾動旋轉，對金屬板材表面進行碾壓處理。根據待加工板材的尺寸調整限位開關的位置，設計碾壓頭在工件表面的行走路徑，由控制面板中的“下滑板”、“工作臺”按鈕分別控制工件恒、縱向進給。經實踐，如上述步驟對金屬材料表面碾壓處理一定時間可以在其表面得到納微米層O
[0019]本發明的有益效果如下:
該設備采用機械傳動加壓方式:頂部電機I通過帶輪傳動系統帶動兩側絲杠I轉動，從而通過控制臺的升降旋鈕開關控制碾壓頭所在的中間橫梁上下運動，該設備通過調整碾壓頭的升降來控制其與工件表面的直接接觸壓力，其值可由壓力傳感器顯示。利用絲杠I傳動自鎖性確保碾壓過程中法向壓力的恒定。此種施壓方式可操作性強，并能實現半自動控制，有效提高加工效率；碾壓頭所在的中間軸系與橫梁裝配成一體，而碾壓頭內部主軸和滾珠內置頭之間采用萬向節聯接，利用其自動調心功能實現設備針對不平整工件加工面的自調節。
[0020]底部的工作臺部分利用橫向工作臺導軌和縱向下滑板導軌實現了雙向進給。橫縱向進給分別由控制臺面板上“工作臺” “下滑板”按鈕控制。有效增加了設備的有效碾壓處理面積，顯著提高了碾壓設備的工作效率。另外，新型碾壓機增加了冷卻系統。
[0021]本發明可以高效地對材料表面進行碾壓加工實現納米化的同時，實現設備的人性化操作，并且在一定程度上降低了設備對工件裝夾平整度的要求，得到材料表層一定厚度的無孔隙、無分界，而具有梯度的納微米層，納微米化效果好，加工效率高。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明
的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據
這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1 (a) - (b)是本發明中可調心碾壓表面納米化裝置主要部件裝配示意圖。
[0024]圖2是本發明中可調心碾壓表面納米化裝置中間軸系的裝配示意圖。
[0025]圖3是可調心碾壓表面納米化裝置的碾壓頭底部接盤中硬質合金滾珠的分布示意圖。
[0026]圖4是本發明中球籠萬向節的局部放大圖。
[0027]其中，1.進給系統橫向導軌，2.限位開關，3.下滑板，4.進給系統縱向導軌，5.進給電機，6.工作臺，7.碾壓頭底部接盤，8.球籠式萬向節，9.中間主軸軸系傳動主軸，
10.橫梁，11.主軸電機，12.傳動絲杠，13.頂梁，14.主軸升降變速帶輪組，15.變速鏈輪延伸支架，16.立柱，17.冷卻系統，18.進給手輪，19.變速電機，20.底板，21.硬質合金滾珠，22.工件。
【具體實施方式】
[0028]以下實施例將對本發明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發明。
[0029]如圖1 (a)_ (b)所示，本發明的金屬材料表面納微米化的新型裝置由四臺電機(