[發明專利]一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置和方法

有效

• 申請號: 201610339792.4
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN105817834B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 屈盛官;李剛;潘玉祥;李小強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 楊樹民

技術領域

本發明屬于金屬表面強化技術領域，涉及一種軸類零件的表面強化技術，具體涉及一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置和方法。

背景技術

大多數軸類和桿類零件在使用的過程中，由于在零件表面出現了應力集中、點蝕、微動磨損等破壞現象，往往導致零件產生疲勞和嚴重的磨損。因此，如何提高金屬材料的耐磨損和抗疲勞性能，這對于提高金屬零部件的使用精度和壽命具有非常重要的意義，從而能保障機械設備以更加安全可靠的性能運行。

為了達到上述要求，必需對軸類和桿類的表面進行改性處理。表面滾壓強化加工作為一種表面改性處理方法，能提高滾壓表面的顯微硬度、降低表面粗糙度以及在滾壓表面產生殘余壓應力，但是，僅僅對軸類和桿類零件采用簡單的表面滾壓加工，難以獲得材料表面較好的強化層性能和結構均勻度，不能徹底有效解決零件的耐磨性能和抗疲勞性能的問題。

發明內容

針對現有軸類和桿類中存在的表面改性處理問題，本發明的目的是：提供一種操作簡單，適用性較強的高頻脈沖放電輔助表面滾壓強化裝置和方法，通過表面滾壓和高頻脈沖放電的結合，得到性能較好和結構均勻的強化層。

本發明公開了一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置，采用的技術方案是，它由滾壓機構、測力機構和脈沖放電機構組成，所述滾壓機構包括一個裝有滾壓桿的套筒，滾壓桿的端頭裝有滾壓輪；所述測力機構的壓力傳感器、支撐板、彈簧，依次裝于套筒內滾壓桿的后端，并用端蓋固定，測力機構的壓力顯示儀通過數據線與壓力傳感器連接；所述的脈沖放電機構為一個接有工作電極的高頻脈沖電源；于滾壓輪的一側設有冷卻噴嘴。

本發明所述的高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置,其特征還在于，

所述的滾壓輪采用鎢合金材料制造，硬度為HRC68～72，與被加工工件之間為線接觸。

所述滾壓桿兩側設有導向槽，所述套筒兩側裝有與導向槽對應配合的導向銷。

本發明還公開了一種使用高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置的方法，該方法按以下步驟進行，

步驟一、將工件安裝到機床卡盤上,與脈沖放電機構高頻脈沖電源的正極連接；

步驟二、將滾壓機構的套筒安裝固定于機床刀架，將滾壓桿端頭的滾壓輪與工件對中，并將脈沖放電機構高頻脈沖電源的負極與工作電極連接；

步驟三、打開冷卻噴嘴開關,使工作介質澆注到工件和工作電極之間，使其處于所需的工作介質環境中；

步驟四、調整滾壓機構施加載荷，使滾壓桿端頭的滾壓輪與工件接觸，將壓力顯示儀讀數調整為零，并觀察壓力顯示儀保持靜載荷不變；然后調整刀架徑向進給量，待壓力顯示儀讀數達到預定的滾壓力時停止加載；最后調整好車床相關參數并啟動車床；

步驟五、開啟機床,調節加工相關參數；

步驟六、待滾壓輪和工件之間產生相對運動后,開啟脈沖放電機構的高頻脈沖電源，調節脈沖電流的頻率和大小，使工件和工作電極之間產生脈沖放電，瞬時加熱工件表面，在高頻脈沖放電的同時對工件表面進行滾壓強化加工，同時施以工作介質冷卻。

本發明所述高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置的方法，其特征還在于，

該方法的工藝參數為：表面滾壓靜載荷范圍為600N～900N；滾輪的進給速度為0.05～0.10mm/rev；工件的轉速為50～360rpm；脈沖電源的頻率為30～50kHz；輸出的脈沖電流范圍為30～50A。

所述工作介質為線切割用潤滑冷卻液。

本發明高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化加工裝置與現有的滾壓裝置相比，具有如下優點：

(1)本發明裝置具有較強的通用性。該高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強化裝置能夠滾壓強化具有不同強度的材料，且應用的載荷范圍比較大；裝置結構簡單，便于裝卸和維護。

(2)本發明裝置可以精確控制滾壓載荷的大小。通過壓力傳感器可以實時顯示施加到工件上的載荷大小，而且壓力傳感器下端裝有彈簧，可以緩沖吸震，從而避免了在加載過程中傳感器與刀桿之間的剛性碰撞。

(3)本發明裝置輸出的脈沖電流頻率較高，能使材料表面性能密集且形成均勻的改性區域。

本發明高頻脈沖放電輔助表面滾壓強化加工方法，是在表面滾壓加工的基礎上，將高頻脈沖放電引入到表面滾壓加工的過程中來，從而在材料表面獲得一層性能較好且結構均勻的強化層，提高了零件的耐磨性能和抗疲勞性能。

附圖說明

圖1是本發明高頻脈沖放電輔助表面滾壓強化加工裝置結構示意圖；