專利名稱：用于在軸部件中形成隆起的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在軸部件的表面上形成多個(gè)縱向隆起的方法，以將該軸部件以旋轉(zhuǎn)快速的方式壓配在諸如電樞鐵芯和換向器的另一構(gòu)件的孔中，還涉及一種軸部件，在其外表面上設(shè)置有多個(gè)具有期望結(jié)構(gòu)的縱向隆起。
背景技術(shù)：
電樞鐵芯的軸通常壓配在電機(jī)的電樞鐵芯的中心孔中。為了確保在軸和電樞鐵芯之間旋轉(zhuǎn)快速接合，通常實(shí)際上在將軸壓配在電樞鐵芯的中心孔中之前在軸的外周面上形成多個(gè)縱向隆起。
根據(jù)用于在軸上形成這種隆起的已知方法，使金屬模形式的刀具壓靠在位于上下模具組件之間的軸上，從而使該金屬模的邊緣通過塑性變形而在軸表面中形成凹槽。這導(dǎo)致軸的材料塑性流動(dòng)，從而在該凹槽的任一側(cè)上形成隆起(參見日本專利公開特開平No.H05-200475)。
然而，該已知方法具有如下缺點(diǎn)。
(1)必須對(duì)成形刀具施加相對(duì)較大的力，以形成具有期望高度的隆起，并且所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力很大從而會(huì)損害軸的圓度。因此，在將軸壓配到電機(jī)電樞鐵芯或者換向器的孔中時(shí)的定中心精度不能如所需的一樣高。
(2)所形成隆起的頂部相對(duì)較鈍，并且?guī)缀鯖]有加工硬化。因此，不能按需要確保在軸和電機(jī)電樞鐵芯或者換向器的孔之間的接合。
(3)因?yàn)楦髀∑鸬妮S向長(zhǎng)度由刀具的長(zhǎng)度確定，所以對(duì)于不同規(guī)格的電機(jī)軸需要不同的刀具。因此，當(dāng)存在大量型號(hào)且各型號(hào)的生產(chǎn)量較小時(shí)需要大量刀具。這導(dǎo)致制造成本高。
(4)需要通常在10噸量級(jí)的大容量壓力機(jī)，這需要較高的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于在軸部件的外周面上形成多個(gè)軸向隆起的方法。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種以這種方式在軸部件的外周面上形成多個(gè)隆起的方法，即允許各隆起具有尖頭頂部和高硬度。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種實(shí)施經(jīng)濟(jì)的、用于在軸部件的外周面上形成多個(gè)軸向隆起的方法。
本發(fā)明的第四目的在于提供一種高度有效的、用于在軸部件的外周面上形成多個(gè)軸向隆起的方法。
本發(fā)明的第五目的在于提供一種軸部件，其形成有多個(gè)軸向隆起，這些隆起具有較高的硬度且在它們的外周面上設(shè)置有尖頭頂部。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種用于在軸部件的表面上形成多個(gè)縱向隆起的方法來實(shí)現(xiàn)至少一些上述目的以及其它目的，該方法包括如下步驟可旋轉(zhuǎn)地支撐一圓柱形刀具，該圓柱形刀具具有繞著其軸線限定在其軸向端面和外周面之間的弓形邊緣，該圓柱形刀具在限定該邊緣的部分中具有相對(duì)平滑的表面；支撐一軸部件以使其沿其軸向可相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及將該圓柱形刀具的所述邊緣作用在該軸部件上，同時(shí)使軸部件沿其軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
通過執(zhí)行該方法制成的軸部件設(shè)置有多個(gè)軸向凹槽，它們以規(guī)則的圓周間隔形成在軸部件的外周面上，各個(gè)凹槽具有V形截面；第一隆起，其形成在各軸向凹槽的第一側(cè)上；以及第二隆起，其形成在與第一側(cè)相對(duì)的軸向凹槽的第二側(cè)上；其中該第一隆起的總高比第二隆起的高。
成形刀具的端面與成形刀具的外周面相比導(dǎo)致更明顯的塑性流動(dòng)，從而使得第一隆起比第二隆起具有更大的高度和更高的硬度。因此，當(dāng)將該軸部件插入到諸如電樞鐵芯的構(gòu)件的孔中時(shí)，第二隆起提供了導(dǎo)向作用，而第一隆起切入到該構(gòu)件的材料中從而可在軸部件和該構(gòu)件之間實(shí)現(xiàn)牢固的接合。尤其是，因?yàn)樵谛纬傻谝宦∑饡r(shí)出現(xiàn)改善的加工硬化，所以第一隆起通常設(shè)有較高的硬度，這有助于在軸部件和構(gòu)件之間牢固的接合，并減少將軸部件壓配在構(gòu)件的孔中所需的力。
優(yōu)選地，所述圓柱形刀具的軸線相對(duì)于與所述軸部件的軸向垂直的平面沿著軸部件的軸向傾斜一規(guī)定角度。例如，圓柱形刀具可相對(duì)于所述軸向向后傾斜。由此，第二隆起具有以這種方式從其軸向端逐漸增加的高度，即，使得第二隆起只在其軸向端部區(qū)域中具有比第一隆起大的高度。根據(jù)該實(shí)施例，特別改善了第二隆起的定中心作用。


下面將參照附圖來描述本發(fā)明，其中圖1是適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的隆起形成裝置的前視圖；圖2是該隆起形成裝置的側(cè)視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明所形成隆起的工件的放大剖面圖；圖4是顯示如何形成隆起的立體圖；以及圖5是顯示如何形成隆起的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2顯示適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的隆起形成裝置。該裝置1包括工件支撐臺(tái)3，其支撐沿水平定向的工件2(包括電機(jī)軸)；固定臺(tái)4，其用于支撐工件支撐臺(tái)3從而可沿著工件2的軸向運(yùn)動(dòng)；一對(duì)圓柱形成形刀具5，當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)在邊緣5d處與工件2的外表面接合；以及刀具支撐臺(tái)6，用于以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐成形刀具5。各個(gè)成形刀具5設(shè)置有大致平滑且堅(jiān)硬的表面，并且在其外周面5c和軸向端面5b之間限定了邊緣5d。
刀具支撐臺(tái)6可相對(duì)于固定臺(tái)4沿著工件2的軸向運(yùn)動(dòng)，并且還可沿垂直方向運(yùn)動(dòng)從而使成形刀具5以期望負(fù)載壓靠工件2。成形刀具5借助支撐軸5a由刀具支撐臺(tái)6可旋轉(zhuǎn)地支撐。如在圖2中最清楚地所示，刀具支撐臺(tái)6也可沿著工件2的軸向傾斜。
通過使成形刀具5壓靠工件2的表面，并且使刀具支撐臺(tái)6沿著工件2的長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)從而使得各個(gè)刀具5滾過工件2的表面，同時(shí)由各個(gè)成形刀具5在工件2的表面上形成凹槽7a，在凹槽7a的任一側(cè)上形成一對(duì)隆起或者第一隆起7b和第二隆起7c。如在圖2中最清楚地所示，成形刀具5相對(duì)于這一方向沿著向后的方向傾斜，該方向是指成形刀具5沿著工件2的長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)的方向。該傾斜角度通常在1.5至3度的范圍內(nèi)。在所示實(shí)施例中，各刀具5的旋轉(zhuǎn)中心線向后傾斜，但是也可以向前傾斜。
圖3是工件2的剖面圖，顯示出形成在工件2中的凹槽7a和隆起7b、7c。各成形刀具5在其軸向端面5b和圓柱形外周面5c之間限定的弓形邊緣5d處與工件2接合，并且該邊緣5d形成具有大約90度或更大張角的V形凹槽7a。
各成形刀具5的外周面5c最初在基本沒有滑動(dòng)的情況下滾過凹槽7a的相應(yīng)側(cè)壁。然而，因?yàn)橛捎诔尚蔚毒?的旋轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于工件2的軸向傾斜，而導(dǎo)致在刀具5的圓柱形外表面5c和工件2之間的稍微偏斜的關(guān)系，所以在它們之間輕微的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)是不可避免的。旋轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于在成形刀具5和工件2之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向向后傾斜。
由于通過各成形刀具5的外周面5c對(duì)工件2材料施加擠壓力，與由于成形刀具5的旋轉(zhuǎn)中心線的傾斜使得成形刀具5相對(duì)于工件2的摩擦運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，工件2的材料經(jīng)歷了塑性流動(dòng)，這最終在凹槽7a的相應(yīng)側(cè)上形成第二隆起7c。如在剖面圖中所示，該隆起7c的頂點(diǎn)限定了大致大于90度的相對(duì)鈍角，并且隆起7c以相對(duì)平滑的方式延伸到工件2的鄰接表面。通常，第二隆起7c從工件2的外周面凸出的高度B比V形凹槽7a的相應(yīng)側(cè)壁的長(zhǎng)度A小(A＞B)，如沿著V形凹槽7a的該側(cè)壁測(cè)量。
另一方面，成形刀具5的軸向端面5b劇烈地摩擦凹槽7a的相應(yīng)側(cè)壁。尤其是，成形刀具5的軸向端面5b向上摩擦側(cè)壁，從而形成沿向上方向顯著的材料塑性流動(dòng)。結(jié)果，在凹槽7a的相應(yīng)側(cè)上形成第一隆起7b，并且該第一隆起7b的高度稍微大于在凹槽7a另一側(cè)上的第二隆起7c的高度。通常，第一隆起7b從工件2的外周面突出的高度D等于或大于V形凹槽7a的相應(yīng)側(cè)壁的長(zhǎng)度C(D≥C)，如沿著V形凹槽7a的該側(cè)壁測(cè)量。第一隆起7b的頂點(diǎn)限定了大約為90度或更小的角度，并且該隆起7b從工件2的鄰接表面相對(duì)急劇地升高，如剖面圖中所示。另外，在這種情況下材料的塑性流動(dòng)相當(dāng)大以使得第一隆起7b的硬度因?yàn)榧庸び不蠓鹊卦黾?，并且大于第二隆?c的硬度。通常，在第一隆起7a中可獲得300HV的硬度。
因此，在凹槽7a的任一側(cè)上形成具有不同高度的隆起7b和7c，并且這是由于通過在成形刀具5的外周面5c和軸向端面5b之間限定的弓形邊緣5d形成凹槽7a。
因?yàn)槌尚蔚毒?相對(duì)于與工件2的軸線垂直的線傾斜(1.5至3度)，所以凹槽7a的張角稍微大于90度。此外，由于成形刀具5的傾斜，使得由成形刀具5的外周面5c形成的第二隆起7c的開始端位于由成形刀具5的軸向端面5b形成的第一隆起7b的開始端的稍微前方，如圖5中的尺寸L所示。換言之，第二隆起7c的高度從其軸向端部逐漸增加，并且僅在其軸向端部區(qū)域中的高度比第一隆起7b的大。因此，第二隆起7c在第一隆起7a之前被推入到電樞鐵芯的孔中，這確保了電機(jī)軸準(zhǔn)確定中心并減少了將電機(jī)軸壓配在電樞鐵芯的孔中的阻力。
當(dāng)將該軸壓配在電樞鐵芯的中心孔中時(shí)，第二隆起在沒有導(dǎo)致電樞鐵芯任何顯著變形的情況下，為電機(jī)軸提供了相對(duì)于電樞鐵芯的孔的定中心作用。另一方面，第一隆起切入到電樞鐵芯的孔的內(nèi)壁的材料中，并使得在電機(jī)軸和電樞鐵芯之間牢固地接合。由于第二隆起7c的定中心作用，允許第一隆起7b以相對(duì)均勻的方式切入電樞鐵芯的材料。
根據(jù)在前述日本專利公開中披露的傳統(tǒng)方法，難于精確地形成90度間隔的隆起。然而，本發(fā)明并不存在這種問題。各成形刀具所需的壓力大約為2.5至4kN(250至400kg)，并且使工件沿軸向運(yùn)動(dòng)所需的力大約為300N(3kg)。因此，可以使得用于形成隆起的裝置高度緊湊，并且如果需要的話可以在不需任何電源的情況下甚至手動(dòng)地操作。因此，可使裝置的制造成本和運(yùn)行成本最小化。
前述實(shí)施例使用一對(duì)成形刀具5從上方作用于工件上，但是也可使用兩個(gè)附加的成形刀具從下方作用于工件上，從而可以同時(shí)形成四個(gè)凹槽。事實(shí)上，可以自由地選擇成形刀具的數(shù)量，只要當(dāng)工件相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)成形刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)，這一個(gè)或多個(gè)成形刀具可作用于工件上，并且各刀具以規(guī)定的位置關(guān)系作用于工件上。
盡管已根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離由所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可進(jìn)行各種替換和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在軸部件的表面上形成多個(gè)縱向隆起的方法，包括如下步驟可旋轉(zhuǎn)地支撐一圓柱形刀具，該圓柱形刀具具有繞著其軸線限定在其軸向端面和外周面之間的弓形邊緣，該圓柱形刀具在限定所述邊緣的部分中具有相對(duì)平滑的表面；支撐一軸部件，以使其沿其軸向可相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及將該圓柱形刀具的所述邊緣作用在該軸部件上，同時(shí)使軸部件沿其軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述圓柱形刀具的軸線相對(duì)于與所述軸部件的軸向垂直的平面沿著軸部件的軸向傾斜一規(guī)定角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具的周面在基本沒有任何滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情況下滾過軸部件的表面。
4.一種軸部件，包括多個(gè)軸向凹槽，它們以規(guī)則的圓周間隔形成在軸部件的外周面上，各個(gè)凹槽具有V形截面；第一隆起，其形成在各軸向凹槽的第一側(cè)上；以及第二隆起，其形成在與第一側(cè)相對(duì)的軸向凹槽的第二側(cè)上；其中該第一隆起具有比第二隆起大的總高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸部件，其特征在于，所述第一隆起具有比第二隆起更尖的頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸部件，其特征在于，所述第一隆起具有比第二隆起高的硬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸部件，其特征在于，所述第二隆起的高度從其軸向端部逐漸增加，并且僅在其軸向端部區(qū)域中的高度比第一隆起的大。
全文摘要
通過應(yīng)用在具有大致平滑表面的可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形成形刀具的端面和外周面之間限定的弓形邊緣，在軸部件的外周面上形成多個(gè)軸向凹槽。通常，當(dāng)成形刀具沿著該軸部件的長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，該成形刀具的旋轉(zhuǎn)中心線向后傾斜。由于該軸部件材料的塑性流動(dòng)，在該凹槽的任一側(cè)上形成一對(duì)隆起。該成形刀具的端面與成形刀具的外周面相比導(dǎo)致更明顯的塑性流動(dòng)，從而使得一個(gè)隆起比另一隆起具有更大的高度和更高的硬度。在將該軸部件壓配在電樞鐵芯的孔中或類似結(jié)構(gòu)時(shí)，這提供了許多益處。
文檔編號(hào)F16C3/02GK1676234SQ200510058888
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者善如寺守 申請(qǐng)人:株式會(huì)社美姿把