[發明專利]一種仿生非光滑耐磨凸輪

在審

• 申請號: 201810337078.0
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108571572A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 楊卓娟;楊曉東;張衛東;趙金玲;孫艷紅;劉峰
• 申請（專利權）人: 吉林工程技術師范學院
• 主分類號: F16H53/00
• 分類號: F16H53/00;B23K26/00;B23K26/352;B23K26/354
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本發明公開了一種仿生非光滑耐磨凸輪，本發明運用仿生非光滑耐磨技術，恰當設計非光滑表面形貌，通過激光強化處理，使凸輪材料表面改性改形，極大改善凸輪機構工作時的潤滑和磨損狀態。在凸輪表面加工出仿生非光滑單元體后，與光滑表面凸輪比較，潤滑條件得到極大改善，表面硬度明顯提高，耐磨性提高3?5倍。

技術領域

本發明涉及凸輪技術領域，具體為一種仿生非光滑耐磨凸輪。

背景技術

凸輪是機械中應用較為廣泛的零件之一，其自身質量和精度直接影響整臺設備的性能。凸輪在工作過程中與推桿直接接觸，因而凸輪型面受到推桿底部接觸應力作用。由于滾子在凸輪型面不同區域角速度不同，引起推桿底部與凸輪型面間的摩擦，在凸輪型面上產生很大的剪切應力，造成凸輪表面的磨損。凸輪的失效形式有刮痕磨損、粘合磨損、滾動磨損、沖擊磨損、腐蝕磨損和微動摩擦磨損等，這些失效形式使推桿不能按照預定的運動規律運動，造成了凸輪機構的失效。

在國內外，為提高凸輪表面的耐磨性，除尋找新型減磨耐磨材料、提高表面光潔度、添加潤滑材料外，表面處理新工藝(離子硫化處理、金屬處理劑、熱噴涂納米結構氧化物陶瓷涂層等)則是目前延長凸輪使用壽命、改善其耐磨性能的重要方法。

目前國內外常用的提高凸輪機構耐磨性的方法大多處理工期較長，費用較高，且硬化層厚度較薄，往往在使用中很快被磨損掉，降低了凸輪在各種工況條件下使用的有效性。而且，凸輪耐磨性的提高程度也是有限的，因為它不能有效改善凸輪機構的潤滑問題，所以不能從根本上解決凸輪輪廓表面的磨損問題。

在各種減摩耐磨措施中，提高表面硬度和改善潤滑狀態是一種最簡單易行，而且行之有效的方法。由于凸輪和推桿高副接觸，相對運動時不易形成潤滑油膜，所以很難建立起流體潤滑狀態；另外凸輪潤滑是周期間斷性的，凸輪和推桿每次接觸時，都要重新建立潤滑油膜，因而每次形成完整油膜的條件很差，經常處于邊界潤滑狀態。本發明選定的仿生非光滑耐磨形態用激光加工技術復制到凸輪表面后，非光滑形態既可儲存潤滑油，又可存儲小的金屬碎屑。在凸輪和推桿接觸過程中雖有壓力作用，但各自獨立分布的非光滑形態中的潤滑油卻不易流失，即使在壓力較大的情況下仍能保持良好的潤滑條件，形成一個緩沖，確保工作時的潤滑效果，達到最佳的潤滑狀態。另外激光加工非光滑形貌時，由于熔凝速度非常快，可以使凸輪表面材料形成超細晶組織，其硬度遠高于常溫淬火所能達到的程度，軟硬相間的表面組織亦有利于提高凸輪表面的耐磨性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種仿生非光滑耐磨凸輪，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種仿生非光滑耐磨凸輪，包括如下步驟：

A、非光滑形貌及參數的設計；根據工程仿生學原理，以蜣螂、貝殼、穿山甲非光滑耐磨體表的幾何形貌和非光滑尺寸為基準，通過計算機模擬，設計出凸輪表面具有耐磨效果的非光滑形貌及尺寸如下：

a、在凸輪工作表面加工出呈規律分布的凹坑單元體，單元體尺寸參數為：凹坑直徑100-300微米，中心距250-350微米，坑深50-60微米；

b、在凸輪工作表面加工出呈規律分布的條紋狀單元體，單元體尺寸參數為：條紋寬度100-300微米，間距250-350微米，深度50-60微米；

c、在凸輪工作表面加工出呈規律分布的網格狀單元體，單元體尺寸參數為：網格寬度100-300微米，兩網格之間間距250-350微米，網格深度50-60微米；

B、激光加工。

優選的，所述步驟B中激光加工方法包括如下步驟：

A、用丙酮清洗干凈待加工凸輪；

b.將清洗后的凸輪放置恒溫箱中在180-240℃保溫40min-70min，