[發(fā)明專利]用于機(jī)電輔助滾壓拋光的設(shè)備與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380015715.8
• 申請(qǐng)日: 2013-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104271314B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 霍格爾·許寧;延斯·柯尼希;埃卡特·烏爾曼;克里斯托夫·柯尼希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì);柏林工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B39/00
• 分類號(hào): B24B39/00;B24B49/14;B23P9/02;C21D9/00;C21D1/09
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請(qǐng)涉及一種用于機(jī)電輔助滾壓拋光的設(shè)備，而且涉及一種相應(yīng)的用于機(jī)電輔助滾壓拋光的方法。

背景技術(shù)

機(jī)械滾壓拋光作為轉(zhuǎn)動(dòng)部件的加工后處理，已經(jīng)屬于現(xiàn)有技術(shù)水平。滾壓拋光主要用于提高表面質(zhì)量，其作為在先的、主要是機(jī)械加工之后的外加工或內(nèi)加工。通過(guò)這種成形過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)低粗糙深度和較高的接觸比，并且可以在外表面提高材料硬度。

在滾壓拋光時(shí)通過(guò)以下方式使表面粗糙度變得平滑：由一個(gè)或多個(gè)滾壓拋光元件(以滾子、盤(pán)或球的形式)將粗糙尖峰的材料壓入位于工具刻痕之間的槽內(nèi)，并且使粗糙尖峰材料平整。表面輪廓的整平受到進(jìn)入槽內(nèi)的材料的流的影響。由此，通過(guò)抬高基面實(shí)現(xiàn)一致的表面平整。滾壓拋光元件是經(jīng)過(guò)硬化的，并且大多數(shù)具有高的表面光潔度。從而在通用機(jī)架中也被用作滾子、盤(pán)或球。

接近表面的層出現(xiàn)局部的強(qiáng)度增大取決于相關(guān)的機(jī)械加工參數(shù)：進(jìn)給、切削深度或滾壓力和旋轉(zhuǎn)工件的圓周速度，以及滾子的幾何形狀。通過(guò)使表面平滑或拋光表面來(lái)消除微小切口。以材料去除的方式加工的工件以及韌性材料是這類冷成形方法的先決條件。

另一種方法是機(jī)電輔助滾壓拋光(Electromechanically Assisted Roller Burnishing,EMRB)，利用該方法，通過(guò)多個(gè)滾壓拋光體并在同時(shí)進(jìn)行加熱，將圓體的表面機(jī)械地壓入并加強(qiáng)。通過(guò)直接在工件表面與工具表面之間的接觸位置施加的高電流強(qiáng)度和低電壓實(shí)現(xiàn)活躍位置處的高溫。通過(guò)熱輸入和隨后的冷卻，引起了結(jié)構(gòu)變化，并且利用這種變化實(shí)現(xiàn)了具有殘余奧氏體的馬氏體的形式的細(xì)粒結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是表面硬化。

一方面，受控?zé)崃客ㄟ^(guò)接觸位置傳輸?shù)郊庸^(qū)，另一方面，與材料有關(guān)的冷卻時(shí)間，都是問(wèn)題。對(duì)滾壓拋光元件上的高電流強(qiáng)度來(lái)說(shuō)十分必要的這種接觸也受到機(jī)械磨損的影響。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備和方法，利用該設(shè)備和方法、以低的工具磨損實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)變化的最佳控制和工件的最高表面質(zhì)量。

這首先涉及到用于機(jī)電輔助滾壓拋光(EMRB)的設(shè)備，其中給出具有恰好一個(gè)電流引導(dǎo)滾壓拋光元件的滾壓拋光工具，用于對(duì)工件進(jìn)行拋光，并且所述滾壓拋光元件包括第一電接觸元件，所述第一電接觸元件用于在所述工件的第一位置電接觸，并且所述設(shè)備進(jìn)一步包括第二電接觸元件，所述第二電接觸元件用于在所述工件的第二位置電接觸，其中所述第一電接觸元件與所述第二電接觸元件的位置相對(duì)于彼此被設(shè)置成以可設(shè)定的空間距離間隔開(kāi)，使得在所述工件上移動(dòng)所述滾壓拋光元件時(shí)，所述工件中的所述第一電接觸元件與所述第二電接觸元件之間的電流路徑總是長(zhǎng)度相等的。本專利申請(qǐng)的內(nèi)容“固定地可設(shè)置”應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)傳統(tǒng)加工工具(例如車(chē)床)的限制，利用所述加工工具所述電流通路的長(zhǎng)度將自動(dòng)地隨著進(jìn)給的增加而改變，這是不利的。“固定地”意味著所述工件中的所述第一電接觸元件與所述第二電接觸元件之間的電流路徑的長(zhǎng)度基本上保持相同。這當(dāng)然不排除在加工過(guò)程中的任何重新調(diào)整，例如這可能是由于磨損、彈簧路徑或者還由于組件輪廓(見(jiàn)下文)。

簡(jiǎn)要地?cái)⑹觯谒龉ぜ型ㄟ^(guò)共同引導(dǎo)(即攜帶或抓握)、電流連接(第二電接觸元件)實(shí)現(xiàn)保持不變的電流路徑長(zhǎng)度。本質(zhì)上，只有單個(gè)電流引導(dǎo)滾壓拋光元件是絕對(duì)必要的，并且其可以服務(wù)于所需要的滾壓力，以及服務(wù)于所述滾壓拋光元件與所述工件之間的直接電流接觸(然而，還可以給出進(jìn)一步的滾壓拋光工具，但隨后其不應(yīng)當(dāng)被提供有電接觸)。在所述單個(gè)滾壓拋光元件與所述工件之間，電流的實(shí)現(xiàn)和由此進(jìn)入到加工區(qū)的傳輸受到影響，并且等距離的電流路徑隨后進(jìn)入到所述第二電接觸元件中，這是由用于此的工件來(lái)接觸的。本質(zhì)上要理解的是，用于此的工件具有足夠的導(dǎo)電性能，并且此處設(shè)想為尤其是金屬或金屬合金。

本發(fā)明可以應(yīng)用在用于機(jī)電輔助滾壓拋光的特別完整的設(shè)備中，所述設(shè)備包括所有組件(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，用于滾壓拋光的夾具等等)。

“加工工具”在本申請(qǐng)的上下文中需要理解為車(chē)床、加工中心或銑床。

然而，對(duì)于滾壓拋光重要的組件也可能并入到滾壓拋光工具中，所述滾壓拋光工具可以被夾緊或壓入到加工工具的工具接收器中。以這種方式，將現(xiàn)有的加工工具廉價(jià)地改造為用于執(zhí)行EMRB的設(shè)備是可能的。由此，將控制和調(diào)節(jié)裝置安裝到要被改造的滾壓拋光工具中甚至是可能的，從而能夠調(diào)節(jié)決定性的運(yùn)行參數(shù)(電壓/電流強(qiáng)度/溫度和/或進(jìn)給速度以及切削深度和機(jī)器滾壓力)，并從而達(dá)到最佳的表面光潔度或所期望的結(jié)構(gòu)變化。