[發明專利]對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具及使用方法

有效

• 申請號: 201310033995.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103074475A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 斯曉;陶乃镕;盧柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04;B23P9/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，該三球刀具固定在車床的刀架上，包括：固定座、硬質合金球、固定桿、千分加力器，具體結構如下：

固定桿上設置固定座，固定座側面設置三個呈120°角分布的千分加力器安裝孔，固定座的中心設置固定座中心孔，三個呈120°角分布的千分加力器安裝孔分別與固定座中心孔相通，三個呈120°角分布的千分加力器分別安裝于三個呈120°角分布的千分加力器安裝孔中，千分加力器與固定座中心孔之間設置硬質合金球，硬質合金球突出于固定座中心孔，固定桿和三個千分加力器在一個平面上。

2.按照權利要求1所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，硬質合金球的直徑小于其所在開口的直徑，使硬質合金球直接通過固定座中心孔作用在試樣上。

3.按照權利要求1所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，硬質合金球的直徑為Φ6-Φ12mm，固定座中心孔直徑為Φ16mm，試樣直徑為Φ8-Φ15mm。

4.按照權利要求1所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，千分加力器設有固定套管外管、固定套管內管、測微螺桿及微分筒，固定套管內管套設于測微螺桿上，固定套管外管套設于固定套管內管上，微分筒的一端測微螺桿外側通過螺紋連接，微分筒的另一端位于固定套管外管的外側，測微螺桿的一端伸至千分加力器安裝孔中，測微螺桿的另一端設有螺帽，測微螺桿與固定套管內管通過螺紋連接。

5.按照權利要求4所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，固定套管內管的一端伸至千分加力器安裝孔中，固定套管內管與固定座交接處開有固定套管內管固定孔，通過頂絲穿設于固定套管內管固定孔，使固定套管內管連接固定于固定座上。

6.按照權利要求4所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，在三球刀具的硬質合金球與試樣接觸時，微分筒端部與固定套管的刻度尺交接位置顯示的刻度即為三球刀具的進刀量；此時，旋轉測微螺桿帶動微分筒，微分筒的0刻度偏離刻度尺中心的尺寸，即為硬質合金球壓入試樣的深度；微分筒與刻度尺的交接位置，指示三球刀具的進刀量以及硬質合金球壓入試樣的深度。

7.按照權利要求4或6所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，固定套管外管表面沿軸向方向由下至上刻有0-15mm的刻度尺，每1mm為一個刻度。

8.按照權利要求4或6所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，微分筒通過螺帽固定在測微螺桿上，微分筒的外表面沿圓周刻有0-100均勻分布的微分筒刻度，一個刻度單位為10μm。

9.按照權利要求1所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具，其特征在于，固定桿與固定座為一體結構，固定座表面設有與千分加力器安裝孔相通的注油孔，注油孔中安裝頂絲。

10.一種權利要求1所述的對金屬材料表層處理提高材料性能的三球刀具的使用方法，其特征在于：該三球刀具對軸類金屬材料表面的加工在車床上完成，具體如下：

首先將軸類金屬材料固定在車床的卡盤上，選擇合適直徑的硬質合金球放入三球刀具；然后將三球刀具固定在刀架上，給三球刀具注潤滑油，手搖刀架，將試樣從三球刀具的中心穿入，對刀使得三球刀具的中心與卡盤上試樣的軸心重合，手搖刀架將三球刀具移至試樣的加工位置，旋轉測微螺桿使得三球刀具的硬質合金球壓入試樣10-40μm，給試樣澆潤滑油，開動機床沿單方向加工試樣，轉速為30-600轉/分，加工完一道次，停止加工，逆時針旋轉測微螺桿使得三球刀具的硬質合金球退出，手搖刀架將三球刀具移至試樣的加工位置，繼續加工試樣；從而，通過硬質合金球在旋轉的軸類金屬材料表面進行滾動，同時三球刀具沿試樣做單方向軸向運動，在材料表層產生塑性變形，使試樣材料表層晶粒發生晶粒細化而形成梯度納米組織。