用于机电辅助滚压抛光的设备与方法技术

本发明专利技术涉及一种用于机电滚压抛光工件表面的设备与方法，其中，使用了用于滚压抛光的恰好一个电流引导的滚压抛光元件，以及一个分离的电接触元件，并且在所述工件表面上移动所述滚压抛光元件时，之后引导所述电接触元件使得在进行滚压抛光时恒定长度的电流路径通过该工件。本发明专利技术允许以成本有效的方式来实现高表面质量和对所述工件的上层的精确可调的微小结构的改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机电辅助滚压抛光的设备与方法
本专利申请涉及一种用于机电辅助滚压抛光的设备，而且涉及一种相应的用于机电辅助滚压抛光的方法。
技术介绍
机械滚压抛光作为转动部件的加工后处理，已经属于现有技术水平。滚压抛光主要用于提高表面质量，其作为在先的、主要是机械加工之后的外加工或内加工。通过这种成形过程可以实现低粗糙深度和较高的接触比，并且可以在外表面提高材料硬度。在滚压抛光时通过以下方式使表面粗糙度变得平滑：由一个或多个滚压抛光元件(以滚子、盘或球的形式)将粗糙尖峰的材料压入位于工具刻痕之间的槽内，并且使粗糙尖峰材料平整。表面轮廓的整平受到进入槽内的材料的流的影响。由此，通过抬高基面实现一致的表面平整。滚压抛光元件是经过硬化的，并且大多数具有高的表面光洁度。从而在通用机架中也被用作滚子、盘或球。接近表面的层出现局部的强度增大取决于相关的机械加工参数：进给、切削深度或滚压力和旋转工件的圆周速度，以及滚子的几何形状。通过使表面平滑或抛光表面来消除微小切口。以材料去除的方式加工的工件以及韧性材料是这类冷成形方法的先决条件。另一种方法是机电辅助滚压抛光(ElectromechanicallyAssistedRollerBurnishing,EMRB)，利用该方法，通过多个滚压抛光体并在同时进行加热，将圆体的表面机械地压入并加强。通过直接在工件表面与工具表面之间的接触位置施加的高电流强度和低电压实现活跃位置处的高温。通过热输入和随后的冷却，引起了结构变化，并且利用这种变化实现了具有残余奥氏体的马氏体的形式的细粒结构。其结果是表面硬化。一方面，受控热量通过接触位置传输到加工区，另一方面，与材料有关的冷却时间，都是问题。对滚压抛光元件上的高电流强度来说十分必要的这种接触也受到机械磨损的影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种设备和方法，利用该设备和方法、以低的工具磨损实现了对结构变化的最佳控制和工件的最高表面质量。这首先涉及到用于机电辅助滚压抛光(EMRB)的设备，其中给出具有恰好一个电流引导滚压抛光元件的滚压抛光工具，用于对工件进行抛光，并且所述滚压抛光元件包括第一电接触元件，所述第一电接触元件用于在所述工件的第一位置电接触，并且所述设备进一步包括第二电接触元件，所述第二电接触元件用于在所述工件的第二位置电接触，其中所述第一电接触元件与所述第二电接触元件的位置相对于彼此被设置成以可设定的空间距离间隔开，使得在所述工件上移动所述滚压抛光元件时，所述工件中的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径总是长度相等的。本专利申请的内容“固定地可设置”应当理解为对传统加工工具(例如车床)的限制，利用所述加工工具所述电流通路的长度将自动地随着进给的增加而改变，这是不利的。“固定地”意味着所述工件中的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径的长度基本上保持相同。这当然不排除在加工过程中的任何重新调整，例如这可能是由于磨损、弹簧路径或者还由于组件轮廓(见下文)。简要地叙述，在所述工件中通过共同引导(即携带或抓握)、电流连接(第二电接触元件)实现保持不变的电流路径长度。本质上，只有单个电流引导滚压抛光元件是绝对必要的，并且其可以服务于所需要的滚压力，以及服务于所述滚压抛光元件与所述工件之间的直接电流接触(然而，还可以给出进一步的滚压抛光工具，但随后其不应当被提供有电接触)。在所述单个滚压抛光元件与所述工件之间，电流的实现和由此进入到加工区的传输受到影响，并且等距离的电流路径随后进入到所述第二电接触元件中，这是由用于此的工件来接触的。本质上要理解的是，用于此的工件具有足够的导电性能，并且此处设想为尤其是金属或金属合金。本专利技术可以应用在用于机电辅助滚压抛光的特别完整的设备中，所述设备包括所有组件(旋转驱动器，用于滚压抛光的夹具等等)。“加工工具”在本申请的上下文中需要理解为车床、加工中心或铣床。然而，对于滚压抛光重要的组件也可能并入到滚压抛光工具中，所述滚压抛光工具可以被夹紧或压入到加工工具的工具接收器中。以这种方式，将现有的加工工具廉价地改造为用于执行EMRB的设备是可能的。由此，将控制和调节装置安装到要被改造的滚压抛光工具中甚至是可能的，从而能够调节决定性的运行参数(电压/电流强度/温度和/或进给速度以及切削深度和机器滚压力)，并从而达到最佳的表面光洁度或所期望的结构变化。优选地，可以利用本专利技术通过抛光并强化表面来实现具有高支承表面或接触比以及高光泽质量的工件表面。此外，接近表面的层的硬化是容易成为可能的。此外，根据本专利技术的方法可以应用于制造圆形或椭圆形部分上的滑动表面、密封面、结合表面，并应用于转动部分和其他部分上的抛光和加强半径、圆柱外径、锥体、平面、凹处、螺纹凹陷等。此外，中空体上的壁的形成、金属材料上的高质量的光泽表面质量的实现以及用于实现几个部分的连接的中空体的形成是可能的。根据本专利技术的方法明确地具有最大的优势是：具有相对长的转动部分，即沿旋转轴方向的转动部分进入车床的总长度是至少100mm，优选为至少150mm。在从属权利要求中描述本专利技术的有利的进一步发展。一个有利的进一步的发展是，设想滚压抛光工具被设计为用于抛光平面表面、自由形状表面和/或旋转表面，其中这些旋转表面可以属于横截面基本上是旋转对称的或是椭圆形的工件。这意味着本专利技术的概念并不局限于旋转对称的应用。例如，通过共同引导的第二电接触元件也可以在滚压抛光平面表面时产生良好的表面(完成)质量。另一个有利的发展设想该设备包括：用于工件的第一接收器和/或用于工具的第二接收器(优选为车床工具接收器)。这种基本构造将被发现具有传统的加工工具，并且此处伸长的组件可以被夹紧或压入到工件接收器中，并且随后将滚压抛光工具夹紧到车床工具接收器中。再一个有利的发展设想所述第一电接触元件和/或所述第二电接触元件包括弹簧固定器，所述弹簧固定器用于弹性地握住工具上的电接触元件，通过这种方式总是确保了一致的按压压力和所述工具上的所述电接触元件电气的表面的接触，和/或将所述第一电接触元件和/或所述第二电接触元件形成为滚子、刷子或具有适应到所述工件的外轮廓的凹陷的组件。此处，尤其是利用非圆形部分和/或初始较差的表面质量，通过弹簧安装或设计为刷子的方式使得电流的恒定流成为可能。此外，由于这些弹性部件一次又一次地适应所述工件的几何形状，因此到工件的距离基本上保持不变，即使具有组件的磨损。此外，利用刷子或者与所述工件的外部轮廓相适应的电流引导组件，有利的是：由于相对大的接触表面，因此可以保持低的电流密度，并由此可以避免电弧或局部不必要的高电流强度，由于这些导致了不期望的电接触的磨损或者还导致工件中的不期望的结构变化。又一个有利的发展设想由所述滚压抛光元件提供所述第一电接触元件，其中优选地，滚压抛光元件包括用于滚压抛光的滚子和电流传输元件，所述电流传输元件的形式为刷子和/或具有围绕所述滚子的外周表面并互补于所述滚子的具有凹陷的组件。当然，还有可能提供两个相应的电流引导组件或多个刷子，以进一步增大接触表面。这样的优点是：在滚压抛光元件处引入的电流是以直接的方式受影响，并且由此，除了所述工件的机械负荷，对于最佳结构变化也实现了有针对的热引进。由于以下事实：优选地，机械负荷仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机电辅助滚压抛光(EMRB)的设备(1)，其特征在于：提供了具有恰好一个电流引导滚压抛光元件(3)的滚压抛光工具(2)，用于对工件(4)进行抛光，并且所述滚压抛光元件表示第一电接触元件，所述第一电接触元件用于在所述工件的第一位置电接触，并且所述设备进一步包括第二电接触元件(6)，所述第二电接触元件用于在所述工件的第二位置电接触，其中所述第一电接触元件与所述第二电接触元件的位置可相对于彼此被设置成以可设定的空间距离间隔开，使得在所述工件上移动所述滚压抛光元件时，所述工件的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径总是长度相等的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.23 DE 102012006471.31.一种用于机电辅助滚压抛光的设备(1)，其特征在于：提供了具有恰好一个电流引导滚压抛光元件(3)的滚压抛光工具(2)，用于对工件(4)进行抛光，并且所述滚压抛光元件表示第一电接触元件，所述第一电接触元件用于在所述工件的第一位置电接触，并且所述设备进一步包括第二电接触元件(6)，所述第二电接触元件用于在所述工件的第二位置电接触，其中所述第一电接触元件与所述第二电接触元件的位置可相对于彼此被设置成以可设定的空间距离间隔开，使得在所述工件上移动所述滚压抛光元件时，所述工件的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径总是长度相等的。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滚压抛光工具被设计为用于抛光平面表面、自由形状表面和/或圆形表面，其中，这些圆形表面属于横截面基本上是旋转对称的或是椭圆形的工件。3.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于：所述设备是一种加工工具。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述加工工具为车床。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述设备包括用于工件(4)的第一接收器(7)和/或用于车床工具的加工工具的第二接收器(8)。6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述第一电接触元件(5)和/或所述第二电接触元件(6)包括具有定位元件(9)的弹性固定器，所述弹性固定器用于弹性地在工件上握住所述第一电接触元件(5)和/或所述第二电接触元件(6)，和/或将所述第一电接触元件和/或所述第二电接触元件形成为滚子、刷子或具有适应所述工件(4)的外轮廓的具有凹进的组件。7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：由所述滚压抛光元件(3)本身提供所述第一电接触元件(5)。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述滚压抛光元件(3)包括滚子或盘(11)，并且电流传输元件(10)以一个或多个刷子和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍格尔·许宁，延斯·柯尼希，埃卡特·乌尔曼，克里斯托夫·柯尼希，
申请(专利权)人：弗兰霍菲尔运输应用研究公司，柏林工业大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE