[發明專利]一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110773397.8
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113430342A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 梁小明;劉凌;吳神麗;姚梓萌;柏朗;何斌鋒;焦艷梅
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04;C22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 范國剛

1.一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，包括機床(100)、支撐裝置(200)、滾打裝置(300)和升降裝置(400)，其特征在于：所述機床(100)包括兩個床體(110)、螺桿(120)、限位座(130)和第一伺服電機(140)，兩個所述床體(110)對稱分布，所述床體(110)的內部由上至下貫穿兩個所述螺桿(120)，所述限位座(130)通過螺栓固定于右側所述床體(110)內腔右側壁，所述第一伺服電機(140)位于左側所述床體(110)內腔，所述支撐裝置(200)位于所述機床(100)的底部，所述支撐裝置(200)包括工作臺(210)、滑座(220)和底座(240)，所述滑座(220)通過螺栓固定于所述底座(240)的頂部，所述滑座(220)的頂部通過螺栓固定有導軌(222)，所述滑座(220)的頂部鑲嵌有限位件(223)，所述限位件(223)的內部套接有絲杠(221)，所述工作臺(210)的底部與所述絲杠(221)連接，所述升降裝置(400)位于所述機床(100)內腔，所述升降裝置(400)包括移動座(410)和第三伺服電機(420)，所述第一伺服電機(140)通過螺栓固定于所述移動座(410)的底部，所述移動座(410)套接于四個所述螺桿(120)上，所述移動座(410)的內腔底部鍵連接有主動輪(411)、從動輪(412)和組合齒輪(413)，所述伺服電機(420)通過螺栓固定于所述移動座(410)的頂部，所述伺服電機(420)通過傳動軸與所述主動輪(411)鍵連接，所述主動輪(411)與兩個所述從動輪(412)嚙合連接，所述從動輪(412)與所述組合齒輪(413)嚙合連接，所述滾打裝置(300)位于所述移動座(410)的底部，所述滾打裝置(300)包括主軸(310)、滾打柱(320)、安裝座(330)和軸承端蓋(340)，所述主軸(310)與所述第一伺服電機(140)內傳動軸鍵連接，所述滾打柱(320)偏心安裝于所述主軸(310)上，所述主軸(310)通過所述安裝座(330)安裝于所述移動座(410)的底部，所述軸承端蓋(340)套接于所述滾打柱(320)的外部，并且軸承端蓋(340)通過螺栓與所述主軸(310)的外側壁連接，所述滾打柱(320)通過軸承(321)與所述軸承端蓋(340)轉動連接。

2.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述主軸(310)外側壁開有與所述滾打柱(320)弧度相同的凹槽，所述滾打柱(320)與所述凹槽轉動連接。

3.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述主軸(310)的左側壁螺接有緊固螺釘(311)。

4.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述工作臺(210)底部焊接有滑塊，所述滑座(220)頂部開有滑槽(224)，所述滑塊與所述滑槽(224)滑動連接。

5.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述滾打柱(320)繞所述主軸(310)旋轉半徑為R，所述主軸(310)中心線距離工件表面距離為L，滾打深度為：△d＝L-R。

6.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述第二伺服電機(230)通過螺栓固定于所述滑座(220)的后側壁，所述第二伺服電機(230)與所述絲杠(221)連接。

7.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置，其特征在于：所述工作臺(210)水平至于所述導軌(222)的頂部，所述工作臺(210)與所述導軌(222)滑動接觸。

8.根據權利要求1所述的一種金屬材料表面冷滾打納米化的裝置及方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：將工件固定于工作臺(210)上，具體位置在滾打裝置(300)正下方沿滾打柱(320)旋轉方向平移一個R，確保工作臺(210)移動時，滾打柱(320)開始旋轉時逐漸接觸工件表面；

S2：控制第三伺服電機(420)，通過螺桿(120)帶動升降裝置(400)調整滾打深度△d，調整完成后鎖緊升降裝置(400)；

S3：先開啟滾打裝置(300)的第一伺服電機(140)，當達到穩定轉速ω時，啟動第二伺服電機(230)，第二伺服電機(230)帶動工作臺(210)和工件以速度v水平移動，逐漸靠近高速旋轉的滾打柱(320)；

S4：工件表面外邊沿先接觸到高速旋轉的滾打柱(320)，隨著工件水平移動，打入深度和表面變形區域逐漸增大，當工件一邊移動到滾打柱(320)旋轉中心正下方時，達到最大滾打深度；

S5：當滾打深度達到最大時，工件繼續進給，在工件表面的滾打區域逐漸累積增大，沿滾打深度方向形成梯度納米層。