技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于機械零件加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到軸類零件表面強化的工藝裝備，尤其涉及一種軸類零件表面滾壓裝置，該裝置特別適用于細長軸等剛度較差的軸類零件的表面滾壓加工。

背景技術(shù)：
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機械產(chǎn)品的使用壽命和使用性能與零件的加工質(zhì)量有著密切的關(guān)系。機械零件在金屬切削加工過程中，受切削力和摩擦力的作用，零件表面一薄層的體積往往發(fā)生改變，因此，零件表面在加工后不僅在留下刀具加工的痕跡等加工缺陷，而且還會產(chǎn)生殘余拉應力。在使用過程中，零件表面往往暴露在空氣中，表面凹坑處容易積留腐蝕物，使表面容易受到腐蝕。軸類零件在外力作用下，零件表面往往所受的應力最大，成為裂紋的起始源。為了延長軸類零件的使用壽命，采用精密的加工的方法降低其表面粗糙度，或者對其表面進行熱處理以改善其機械性能。對于受循環(huán)載荷作用的零件，還常常需要使用冷壓強化的方法使其金屬表層發(fā)生冷態(tài)的塑性變形，在表層產(chǎn)生殘余壓應力和冷硬層，從而提高零件的抗疲勞強度和抗腐蝕性能，如飛機的起落架，采用噴丸強化的方法在其表面產(chǎn)生殘余壓應力，延緩起落架在飛機長期起落過程中所受沖擊載荷作用而萌生疲勞裂紋。

滾壓是提高工件表面質(zhì)量一種常用的工藝，屬于零件表面的光整加工。它是利用單個滾輪對工件表面施加一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動，填入到原始殘留的低凹波谷中，不僅降低工件表面粗糙值，而且塑性變形還會使表層組織冷硬化和晶粒變細，在表層形成了有益的殘余壓應力，硬度和強度也得到提高，從而改善了工件抗疲勞性能、耐磨性以及耐蝕性等，延長了工件的使用壽命。

目前，軸類零件的滾壓加工一般是車床上進行的，即先將軸類零件的一端用三爪卡盤夾住，另一端用頂尖頂著，滾輪安裝在刀架上，車床主軸帶動軸類零件旋轉(zhuǎn)，通過刀架帶動滾輪沿軸的徑向進給，并沿零件的軸線做軸向運動，從而使軸類零件的整個表面被滾輪滾壓。在滾壓過程中，要使軸類表面的金屬材料產(chǎn)生塑性的流動，滾輪與工件之間產(chǎn)生接觸應力要高于金屬材料的屈服應力，常常達到幾百個mpa量級，如常用的45鋼軸類滾壓時需要達到355mpa以上。由于目前使用單個滾輪從軸的一側(cè)施加徑向壓力，單側(cè)施力會使軸類零件發(fā)生變形，在靠近軸類零件夾持端因剛度大而變形較小，而在軸的中間，因剛度小而發(fā)生較大的彈性變形，彈性變形使?jié)L壓過程中產(chǎn)生了讓刀，使?jié)L壓深度減小，因此軸類零件滾壓后不僅產(chǎn)生腰鼓形的圓柱度誤差，而且形成的殘余壓應力層不均勻，甚至不能產(chǎn)生有效的殘余壓應力層，滾壓質(zhì)量變差，特別是對于細長軸，滾壓的質(zhì)量難以達到要求，甚至無法加工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供一種軸類零件表面滾壓裝置，目的是解決現(xiàn)有滾壓工具在滾壓剛度較小的軸類零件時表面的殘余壓應力層深度不均勻，滾壓后工件圓柱度誤差大，滾壓質(zhì)量難以保證等不足，特別是解決現(xiàn)有的技術(shù)不能適用于細長軸的滾壓的不足。本發(fā)明所提供的一種軸類零件表面滾壓裝置，不僅可以較好保證軸類零件滾壓加工的表面質(zhì)量，而且可以實現(xiàn)對細長軸等剛性差的零件進行高質(zhì)量的滾壓加工。

本發(fā)明所提供的一種軸類零件表面滾壓裝置包括底座7、滾壓系統(tǒng)、調(diào)心系統(tǒng)、測量系統(tǒng)及裝夾系統(tǒng)。

所述滾壓系統(tǒng)包括第一滾輪1、第一圓柱銷2、第一滾輪支架3、第一螺母4、螺桿5、第二螺母13、第二滾輪支架14、第二圓柱銷15、第二滾輪16、蓋板6及連接螺釘25；所述第一圓柱銷2通過第一滾輪支架3上銷孔和所述第一滾輪1的中心孔將所述第一滾輪1安裝在所述第一滾輪支架3上；所述第二圓柱銷15通過第二滾輪支架14上銷孔和所述第二滾輪16的中心孔將所述第二滾輪16安裝在所述第二滾輪支架14上；所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14安裝在所述底座7的滑槽內(nèi)，蓋板6使所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14在所述底座7的槽內(nèi)運動，所述蓋板6通過連接螺釘25固定在所述底座7上；所述螺桿5的兩端具有不同旋向的螺紋，所述螺桿5分別與所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14上的螺紋配合；所述第一螺母4安裝在所述螺桿5上，所述第一螺母4位于所述第一滾輪支架3的右側(cè)，所述第二螺母13安裝在所述螺桿5上，所述第二螺母13位于所述第二滾輪支架14的左側(cè)。

所述調(diào)心系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)螺釘8、緊定螺釘9、限位叉架10、托板11及第二調(diào)節(jié)螺釘12；所述第一調(diào)節(jié)螺釘8的端部與所述限位叉架10接觸，并通過螺紋裝配在底座7上；所述的第二調(diào)節(jié)螺釘12的端部與限位叉架10接觸，所述的第二調(diào)節(jié)螺釘12通過螺紋裝配在所述底座7上，所述限位叉架10的上端部與所述螺桿5配合，所述限位叉架10的下端部與所述托板11接觸，所述托板11通過所述緊定螺釘9固定在所述底座7上。

所述測量系統(tǒng)包括百分表19、螺栓22、固定夾23及第三螺母24；所述固定夾23通過螺紋安裝在所述第二滾輪支架14上，所述百分表19通過所述螺栓22和所述第三螺母24固定在所述固定夾23上。

所述裝夾系統(tǒng)包括夾持板17、第三螺釘18、側(cè)板20及第四螺釘21；所述夾持板17通過所述第三螺釘18固定在所述側(cè)板20上，所述側(cè)板20通過所述第四螺釘21安裝在所述底座7上。

相比于現(xiàn)有單個滾輪的滾壓技術(shù)，本發(fā)明裝置具有以下技術(shù)優(yōu)勢：

(1)本滾壓裝置采用對稱的兩個滾輪結(jié)構(gòu)，在滾壓時，兩個滾輪都對軸類零件施加徑向擠壓力，由于這對徑向力的大小相等方向相反，使軸類零件在徑向上保持受力平衡。

(2)本滾壓裝置避免了單個滾輪滾壓造成的彎曲變形問題，滾壓后軸類零件的圓柱度誤差大大減小，滾壓深度均勻，表面滾壓質(zhì)量得到有效提高。

(3)本滾壓裝置避免了軸類零件的單側(cè)受力，因此可以用于直徑很小的軸類零件表面滾壓，或者是長徑比很大、剛度很差的軸類零件的滾壓，大大擴大滾壓技術(shù)的適用范圍。

(4)本滾壓裝置安裝有了百分表，可以根據(jù)需要實時測量，便于精確控制滾壓的深度，從而精確控制了表面形成的殘余壓應力，大大提高工件抗疲勞性能。

(5)本裝置使用了對稱的雙滾輪結(jié)構(gòu)，大大減小了單個滾輪在相同滾壓深度下滾輪與軸類零件之間的接觸應力，進一步降低了零件表面粗糙度值，延長了滾輪的使用壽命。

(6)本裝置結(jié)構(gòu)簡單，所占的空間小，可以裝夾在普通車床刀架上使用，使用方便，滾壓的效率高。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明一種軸類零件表面滾壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種軸類零件表面滾壓裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種軸類零件表面滾壓裝置工作示意圖；

圖4是百分表19等部件的裝配示意圖；

圖5是支架與滾輪部件裝配示意圖；

圖6是限位叉架10的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：第一滾輪；2：第一圓柱銷；3：第一滾輪支架；4：第一螺母；5：螺桿；6：蓋板；7：底座；8：第一調(diào)節(jié)螺釘；9：緊定螺釘；10：限位叉架；11：托板；12：第二調(diào)節(jié)螺釘；13：第二螺母；14：第二滾輪支架；15：第二圓柱銷；16：第二滾輪；17：夾持板；18：第三螺釘；19：百分表；20：側(cè)板；21：第四螺釘；22：螺栓；23：固定夾；24：第三螺母；25：連接螺釘。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。

本發(fā)明提供一種軸類零件表面滾壓裝置，該滾壓裝置包括底座7、滾壓系統(tǒng)、調(diào)心系統(tǒng)、測量系統(tǒng)及裝夾系統(tǒng)。

所述滾壓系統(tǒng)包括第一滾輪1、第一圓柱銷2、第一滾輪支架3、第一螺母4、螺桿5、第二螺母13、第二滾輪支架14、第二圓柱銷15、第二滾輪16、蓋板6及連接螺釘25；所述第一圓柱銷2通過第一滾輪支架3上銷孔和所述第一滾輪1的中心孔將所述第一滾輪1安裝在所述第一滾輪支架3上；所述第二圓柱銷15通過第二滾輪支架14上銷孔和所述第二滾輪16的中心孔將所述第二滾輪16安裝在所述第二滾輪支架14上；所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14安裝在所述底座7的滑槽內(nèi)，第一滾輪支架3和第二滾輪支架14的寬度小于與底座7配合的滑槽的寬度，蓋板6使所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14在所述底座7的槽內(nèi)運動，所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14與所述底座7槽為h7/g6的間隙配合；蓋板6有兩個，蓋板6對稱分布在第一滾輪支架3和第二滾輪支架14的前后兩側(cè)，蓋板6通過六個連接螺釘25固定在底座7上。

所述第一滾輪1和所述第二滾輪16為同一種材料，幾何尺寸相同，硬度為58-62hrc，所述第一滾輪1和所述第二滾輪16的兩側(cè)倒角均為15°，所述第一滾輪1和所述第二滾輪16的表面粗糙度ra小于0.4μm。

所述第一圓柱銷2與所述第一滾輪1中心孔的配合為h7/g6的間隙配合，所述第一圓柱銷2與所述第一滾輪支架3上的銷孔的配合為m7/h6的過盈配合，所述第二圓柱銷15與所述第二滾輪16中心孔的配合為h7/g6的間隙配合，所述第二圓柱銷15與所述第二滾輪支架14上的銷孔的配合為m7/h6的過盈配合。

所述螺桿5的兩端具有不同旋向的螺紋，所述螺桿5分別與所述第一滾輪支架3和所述第二滾輪支架14上的螺紋配合；所述第一螺母4安裝在所述螺桿5上，所述第一螺母4位于所述第一滾輪支架3一側(cè)，所述第二螺母13安裝在所述螺桿5上，所述第二螺母13位于所述第二滾輪支架14一側(cè)。當旋轉(zhuǎn)螺桿5時，第一滾輪支架3和第二滾輪支架14在底座7的槽內(nèi)無滯阻的作相向或相離的等速移動，不進行滾壓時，第一螺母4和第二螺母13分別位于螺桿5的兩端，滾壓時，第一螺母4和第二螺母13靠近并分別鎖緊第一滾輪支架3和第二滾輪支架14，以消除螺紋的間隙和保證滾壓時的穩(wěn)定性。所述螺桿5的螺紋精度等級為c3，所述螺桿5左右兩端的螺紋尺寸相同但旋向相反。

所述調(diào)心系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)螺釘8、緊定螺釘9、限位叉架10、托板11及第二調(diào)節(jié)螺釘12；所述第一調(diào)節(jié)螺釘8的端部與所述限位叉架10接觸，并通過螺紋裝配在底座7上；所述第二調(diào)節(jié)螺釘12的端部與限位叉架10接觸，所述第二調(diào)節(jié)螺釘12通過螺紋裝配在所述底座7上，所述限位叉架10的上端部與所述螺桿5配合，所述限位叉架10的下端部與所述托板11接觸，所述托板11通過緊定螺釘9固定在所述底座7上。所述緊定螺釘9有三個，均勻分布在托板11的四周，通過緊定螺釘9把托板11固定在底座7上；裝配時，通過第一調(diào)節(jié)螺釘8前進和第二調(diào)節(jié)螺釘12后退，可以使限位叉架10向左移動，從而可以使螺桿5向左移動，反之亦然，這樣就可以微調(diào)螺桿5的中心位置，從而保證了滾壓時工件的中心位置。

所述測量系統(tǒng)包括百分表19、螺栓22、固定夾23及第三螺母24；所述固定夾23通過螺紋安裝在所述第二滾輪支架14上，所述百分表19通過所述螺栓22和所述第三螺母24固定在所述固定夾23上。百分表19的測量桿的前端與第二滾輪16最先接觸工件的母線平齊。

所述裝夾系統(tǒng)包括夾持板17、第三螺釘18、側(cè)板20及第四螺釘21；所述夾持板17通過所述第三螺釘18固定在所述側(cè)板20上，所述側(cè)板20通過所述第四螺釘21安裝在所述底座7上。所述第三螺釘18有四個，呈矩形分布，將夾持板17與側(cè)板20連接起來；所述第四螺釘21有四個，呈矩形分布，把側(cè)板20固定在底座7上；底座7主要起著支承和連接作用。

本發(fā)明裝置用于軸類零件表面滾壓的具體步驟如下：

(1)通過車床的尾座上頂尖和三爪卡盤，將精車后的軸類零件固定在車床上。

(2)通過夾持板17和車床刀架上的壓緊螺釘將滾壓裝置固定在四方刀架上，通過調(diào)整夾持板17下方墊塊的厚度，調(diào)節(jié)滾輪高度，使兩滾輪中心的連線和軸類零件的軸線在水平面內(nèi)垂直相交。

(3)轉(zhuǎn)動螺桿5帶動第一滾輪支架3和第二滾輪支架14相向等速移動，逐漸靠近軸類零件，通過百分表19控制和調(diào)整滾輪切入零件表面的深度，并用扳手轉(zhuǎn)動第一螺母4和第二螺母13，分別靠近并鎖緊第一滾輪支架3和第二滾輪支架14。

(4)按下車床的啟動按鈕，主軸帶動零件旋轉(zhuǎn)，車床的刀架在大拖板的帶動下沿著零件的軸線由尾架向三爪盤方向移動，實現(xiàn)對軸類零件表面自動滾壓。對于滾壓深度較深的軸類零件，可以多道多次的滾壓。

(5)滾壓完成后，機床停止旋轉(zhuǎn)，在松開第一螺母4和第二螺母13，并使它們位于螺桿5的兩端。

(6)反向旋轉(zhuǎn)螺桿5帶動第一滾輪支架3和第二滾輪支架14作相背移動，松開對零件的夾緊。

(7)從機床上取下零件，檢驗入庫。