專利名稱：滾輪殘余應力截斷法弧形成型的工藝方法
技術領域：
本發明屬于滾輪加工技術，提出一種滾輪殘余應力截斷法弧形成型的工藝方法， 適用于滲碳淬火滾輪圓柱平直段與端面間過渡弧形成型，可推廣應用于其它類滲碳淬火零 件圓柱平直段與端面間弧形過渡的成型加工。
背景技術：
內燃機凸輪與滾輪是一對工況惡劣的摩擦副，將滾輪設計為中間直線段、兩端平 滑弧形的輪廓形狀，有利于凸輪向滾輪傳遞動力瞬間提供平整的接觸面，從而達到整個接 觸面上應力的均勻分布，有效減小磨損。滾輪兩端平滑弧形的高精度加工是滾輪制造的難 點。目前采用以下工藝方法加工方法一用普通設備將滾輪兩端加工成雙重倒角，該方 法加工的滾輪邊緣局部接觸應力大，極易造成滾輪邊緣磨損失效；方法二 在精密數控磨 床上采用直線與圓弧插補法精密加工大圓弧鼓形曲面，此方法提高了曲面加工精度，但需 專用高精數控設備，生產成本高，而且仍不能實現滾輪兩端理想的平滑弧形過渡，制約凸輪 軸_滾輪摩擦副接觸疲勞壽命的進一步提高。
發明內容
本發明目的在于克服現行加工技術的不足，提出一種滾輪殘余應力截斷法弧形成 型的工藝方法，實現滲碳淬火滾輪圓柱平直段與端面間理想的平滑弧形過渡。本發明的目的通過以下技術方案實現(1)選取滲碳鋼棒，材料20CrMn，規格Φ 36mm ；(2)半精加工外圓和內孔，形成滾輪；(3)滾輪整體滲碳淬火；滾輪在密封箱式多用爐生產線上進行滲碳、淬火和回火；滲碳加熱溫度920°C，爐 內碳勢0. 85%，滲碳后風冷至室溫出爐，滲碳層深度2. 0 2. 5mm ；淬火加熱溫度820°C，保 溫60分鐘，油冷；回火加熱溫度180°C，保溫120分鐘，空氣冷卻，表面硬度58-60HRC ；(4)精磨滾輪外圓和內孔，并車兩端面；(5)加工環形凹槽；采用成型刀具在滾輪環形實體兩端面的中間部位沿圓周方向 加工環形凹槽，環形凹槽深度等于或大于滲碳層深度，凹槽寬度方向保留內孔和外圓滲碳 層；凹槽部分材料去除后，將滾輪端面連續分布的殘余壓應力截斷，凹槽相鄰區域金屬單元 體的三向壓應力平衡狀態被打破，凹槽周圍殘余應力重新分布，形成圓柱平直段與端面間 的平滑圓弧過渡。本發明與現有技術相比較，具有以下優點1、利用殘余應力局部截斷法，實現滾輪平直段與端面間理想光滑的弧形過渡。2、解決了滾輪弧形過渡不平滑、工作中應力集中嚴重、易發生磨損失效等問題，使 凸輪-滾輪摩擦副傳遞動力過程中，整個接觸面上的接觸應力均勻分布，改善了凸輪-滾輪 摩擦副間的潤滑條件，提高了滾輪的承載能力和系統可靠性。
3、簡單易行，不需專用精密數控設備，生產成本低，便于實施。
附圖1為實施例滲碳鋼棒示意圖。附圖2為實施例半精加工示意圖。附圖3為實施例滲碳后示意圖。附圖4為實施例精磨外圓、孔并車端面示意圖。附圖5為實施例加工環形凹槽示意圖。附圖6為實施例滾輪弧形端面(未按比例)。
具體實施例方式結合附圖與實施例對本發明進一步說明實施例(1)選取滲碳鋼棒，材料20CrMn，具體規格見附圖1。(2)按附圖2半精加工滾輪外圓和內孔。(3)滾輪整體滲碳淬火滾輪在密封箱式多用爐生產線上進行滲碳、淬火和回火。在密封箱式多用爐內滲碳，滲碳加熱溫度920°C，爐內碳勢0. 85%，滲碳后風冷至 室溫出爐，滲碳層深度2. 0 2. 5mm，如附圖3所示。在密封箱式多用爐內淬火，淬火加熱溫度820°C，保溫60分鐘，油冷；在箱式回火 爐內回火，回火加熱溫度180°C，保溫120分鐘，空氣冷卻，表面硬度58-60HRC。(3)按附圖4精磨滾輪外圓和內孔，并車兩端面。(4)按附圖5加工環形凹槽；采用立方氮化硼成型刀具在滾輪環形實體兩端面的中間部位沿圓周方向加工環 形凹槽，環形凹槽深2. 5+0. 2mm,凹槽寬度方向保留內孔和外圓滲碳層，即得到附圖6所示 的弧形端面。
權利要求
一種滾輪殘余應力截斷法弧形成型的工藝方法，其特征包括以下步驟(1)選取滲碳鋼棒，材料20CrMn，規格φ36mm；(2)半精加工外圓和內孔，形成滾輪；(3)滾輪整體滲碳淬火；滾輪在密封箱式多用爐生產線上進行滲碳、淬火和回火。滲碳加熱溫度920℃，爐內碳勢0.85％，滲碳后風冷至室溫出爐，滲碳層深度2.0～2.5mm；淬火加熱溫度820℃，保溫60分鐘，油冷；回火加熱溫度180℃，保溫120分鐘，空氣冷卻，表面硬度58 60HRC；(4)精磨滾輪外圓和內孔，并車兩端面；(5)加工環形凹槽；采用成型刀具在滾輪環形實體兩端面的中間部位沿圓周方向加工環形凹槽，環形凹槽深度等于或大于滲碳層深度，凹槽寬度方向保留內孔和外圓滲碳層。凹槽部分材料去除后，將滾輪端面連續分布的殘余壓應力截斷，凹槽相鄰區域金屬單元體的三向壓應力平衡狀態被打破，凹槽周圍殘余應力重新分布，形成圓柱平直段與端面間的平滑圓弧過渡。
全文摘要
本發明屬于滾輪加工技術，提出一種滾輪殘余應力截斷法弧形成型的工藝方法，所述方法包括以下步驟(1)選取滲碳鋼棒，材料20CrMn，規格φ36mm；(2)半精加工外圓和內孔，形成滾輪；(3)滾輪整體滲碳淬火；滲碳層深度2.0～2.5mm，表面硬度58-60HRC；(4)精磨滾輪外圓和內孔，并車兩端面；(5)加工端面環形凹槽；采用成型刀具在滾輪環形實體兩端面的中間部位沿圓周方向加工環形凹槽，環形凹槽深度等于或大于滲碳層深度，凹槽寬度方向保留內孔和外圓滲碳層。凹槽部分材料去除后，將滾輪端面連續分布的殘余壓應力截斷，凹槽相鄰區域金屬單元體的三向壓應力平衡狀態被打破，凹槽周圍殘余應力重新分布，形成圓柱平直段與端面間的平滑圓弧過渡。
文檔編號C23C8/22GK101956805SQ201010292640
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者任偉霞, 劉丕人 申請人:河南柴油機重工有限責任公司