一种高频直流加热辅助滚压加工装置及其加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高频直流加热辅助滚压加工装置，加装在机床上，包括：滚压装置、加热构件和装载构件；滚压装置安装固定在机床的刀架上且滚压头朝向待加工零件。加热构件包括：高频直流电源、两个铜电极和两个电刷；高频直流电源、两个电刷、两个铜电极和待加工零件通过导线连接形成闭合回路。装载构件包括电刷架、两个绝缘死顶针和绝缘回转顶针；在机床的水平方向上，机床尾座、绝缘回转顶针、第一个绝缘死顶针、第一个铜电极、待加工零件、第二个铜电极、第二个绝缘死顶针和机床动力卡盘依次同轴卡紧设置。还涉及高频直流加热辅助滚压加工装置的加工方法。该装置结构简单，操作方便，实用性强，属于金属加工设备领域。

High frequency direct current heating auxiliary rolling processing device and processing method thereof

The invention relates to a high frequency direct current heating assisted rolling processing device, which is mounted on a machine tool, including a rolling device, a heating component and a loading component; a rolling device is mounted on a tool holder fixed on the machine tool and the rolling head is oriented towards the parts to be processed. The heating components include: high-frequency DC power supply, two copper electrodes and two brushes; high-frequency DC power supply, two brushes, two copper electrodes and the parts to be processed are connected through wires to form a closed loop. The loading components include a brush holder, two insulated dead thimbles and an insulated rotary thimble; in the horizontal direction of the machine tool, the tailstock, the insulated rotary thimble, the first insulated dead thimble, the first copper electrode, the parts to be processed, the second copper electrode, the second insulated dead thimble and the power chuck of the machine tool are arranged in coaxial sequence. . The invention also relates to a processing method of high-frequency high-frequency direct current heating auxiliary rolling processing device. The device has the advantages of simple structure, convenient operation and strong practicability, and belongs to the field of metal processing equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种高频直流加热辅助滚压加工装置及其加工方法
本专利技术涉及金属加工设备领域，具体的说是一种高频直流加热辅助滚压加工装置及其加工方法。
技术介绍
滚压是一种通过高硬度且表面光滑的物体对零件表面进行局部连续加压，使零件表层发生塑性变形并产生压缩残余应力和冷作硬化，从而实现零件机械表面强化的工艺。该方法可改善零件的耐磨损、抗疲劳以及抗腐蚀等性能，对延长金属零件的使用寿命，保障机械设备更加可靠安全的运行具有非常重要的意义。随着时代和科技的发展，对一些特殊材料(高硬度)的表面强化，单纯的滚压加工表面强化技术在一定程度上已经不能满足所需性能的要求，因此出现了在现有冷表面强化技术的基础上，通过添加其他工艺技术而形成的各种复合型的表面滚压强化技术，包括低温辅助滚压、激光辅助滚压、高能脉冲辅助滚压等。然而这些复合滚压加工装置对加工零件的尺寸具有严格的要求，而对于短轴尤其直径较小的轴类零件存在天然的缺陷。机床包括机床尾座、刀架和机床动力卡盘，机床尾座位于机床动力卡盘的一端且机床尾座与机床动力卡盘保持水平同轴，机床尾座可在水平方向上相对机床卡盘保持同轴移动，刀架位于机床尾座与机床动力卡盘之间的一侧。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种高频直流加热辅助滚压加工装置及其加工方法，该装置结构简单，操作方便，实用性强，通过在待加工零件两端外接铜电极引入电流达到电流加热的作用，再结合滚压加工，实现待加工零件表面高度强化效果。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高频直流加热辅助滚压加工装置，加装在机床上，用于加工待加工零件，包括：滚压装置、用于以加热方式辅助滚压的加热构件和装载加热构件的装载构件；滚压装置安装固定在机床的刀架上，滚压装置的滚压头朝向待加工零件。加热构件包括：高频直流电源、两个铜电极和两个电刷；高频直流电源的正负极通过导线分别与两个电刷电连接，两个铜电极分别与两个电刷接触且位于待加工零件的两端，高频直流电源、两个电刷、两个铜电极和待加工零件通过导线连接形成闭合回路。装载构件包括电刷架、两个绝缘死顶针和绝缘回转顶针；绝缘回转顶针安装在机床尾座上，两个绝缘死顶针分别安装在机床动力卡盘和绝缘回转顶针上，两个绝缘死顶针分别顶住位于待加工零件两端的铜电极；电刷安装在电刷架上且与铜电极相接触。在机床的水平方向上，机床尾座、绝缘回转顶针、第一个绝缘死顶针、第一个铜电极、待加工零件、第二个铜电极、第二个绝缘死顶针和机床动力卡盘依次同轴卡紧设置。采用这种结构后，铜电极的加入保证了待加工零件夹持的稳定性、使待加工零件与电刷和高频直流电源之间形成闭合的回路、使滚压装置能够一次完整地加工待加工零件。尤其适用于尺寸较短的待加工零件。滚压形式为球滚压或柱滚压；球滚压对应滚压装置的滚压头为陶瓷球，柱滚压对应滚压装置的滚压头为陶瓷圆柱棒。采用这种结构后，滚压的方式更为多样，可以根据待加工零件的表面硬度不同选择不同的滚压形式。铜电极为圆盘型结构，在圆盘轴线上，圆盘的一端加工有A型中心孔，另一端加工有顶锥，顶锥的锥度为120°；在圆盘的两端，均沿周向分布加工有盲孔。采用这种结构后，顶锥一端顶住待加工零件，绝缘死顶针顶入A型中心孔中；顶锥锥度为120°，使得顶锥与待加工零件之间的定位更加稳固，盲孔能有效地减轻铜电极的重量，降低铜电极的生产成本。电刷架包括：升降杆、弹簧、固定销和卡槽；升降杆包括水平段和竖直段，固定销通过弹簧连接在升降杆的水平段，卡槽连接在升降杆竖直段的底部且位于固定销下方。采用这种结构后，可通过调节升降杆调节固定在卡槽中的电刷的高度。电刷的下部设有与铜电极直径相同的圆弧槽，上部设有与固定销相匹配的销槽，电刷安装在电刷架的卡槽内，并通过固定销与电刷架连接固定。采用这种结构后，电刷与铜电极之间的接触更为贴合，接触面积更大，提高电流加热效率。电刷架通过电刷架固定座安装在机床上，电刷架固定座包括电刷架固定梁和底座；电刷架固定梁的一端与底座连接，另一端水平延伸至机床动力卡盘上方，底座通过螺栓固定在机床尾座上，底座的宽度等于机床尾座的宽度，电刷架通过L型连接件固定连接在电刷架固定梁的下方。底座与机床尾座之间设置有绝缘塑料。采用这种结构后，使机床和装置绝缘，防止机床通大电流而短路。一种高频直流加热辅助滚压加工装置的加工方法，该方法按以下步骤进行：步骤一、将待加工零件安装在两个铜电极之间，并通过绝缘死顶针轴向顶住位于待加工零件两端的铜电极，使铜电极、待加工零件和绝缘死顶针之间保持同轴，施加预应力固定铜电极和待加工零件；步骤二、通过升降杆调整电刷，使电刷贴紧铜电极，将滚压装置安装固定与机床刀架上，将滚压头与待加工零件接触；步骤三、打开高频直流电源开关，对待加工零件进行预热；步骤四、开启机床，利用固定在机床刀架上的滚压装置对待加工零件进行滚压加工。滚压加工时，高频直流电源的输出电流范围为70-300A，滚压装置施加静载荷的范围为200-1000N，待加工零件的加热温度范围为50-300℃。本专利技术的原理：本专利技术的加工方法是利用滚压技术与电流自加热处理相结合的表面强化工艺，高频直流电源、两个电刷、两个铜电极和待加工零件通过导线连接形成闭合回路，在该闭合回路中利用高频直流电源输出电流流经待加工零件进行加热，以达到加热辅助滚压的作用。在高频直流电源中还设有温度反馈装置和热电偶，在加热过程中，热电偶贴在待加工零件中间位置的外表面，对待加工零件进行温度测量并将测量的温度信息传输至温度反馈装置，根据待加工零件的电阻大小，设定高频直流电源输出的电流大小以及待加工零件的温度范围，当待加工零件温度到达设定的最高温度，高频直流电源停止输出电流，当待加工零件温度低于设定的最低温度，高频直流电源重新输出电流。对在温度范围内的待加工零件进行滚压加工。总的说来，本专利技术具有如下优点：1.待加工零件在旋转滚压过程中与铜电极紧密接触而产生电流自热效应；使得待加工零件变形抗力减弱，滚压加工效果更佳明显。尤其适用于轴类零件。2.该滚压装置具有广泛的通用性，不受待加工零件的尺寸大小影响，可以通过外接铜电极引入电流产生电阻热对待加工零件进行热加工。3.该装置能够滚压具有不同强度材料的待加工零件，特别是本身硬度较高或加工硬化严重的难加工金属材料，表面强化效果明显，大大提高加工效率，降低产生成本。4.本专利技术的加工方法是利用滚压技术与电流自加热处理相结合的表面强化工艺，与传统的滚压工艺相比，本方法可使工件变形抗力减弱，滚压后表层硬度更大，硬化层厚度更深，能显著提高零件的耐磨性能和抗疲劳性能；尤其可用于克服硬度较高且短轴类零件的滚压变形困难的问题。5.加热电流是通过外接铜电极引入待加工零件，不占用待加工零件的加工区域，所以可以加工的待加工零件的尺寸比较广泛；铜电极与电刷接触的面积较大，能通过待加工零件的电流较大，加热能够达到的温度范围较大，高频直流电源配有温度反馈模块，热电偶的精度较高，加热温度较精确。6.滚压装置与待加工零件表面接触形式为均匀的点接触，接触应力大，超过材料的屈服极限，在零件表面能产生剧烈的塑性变形，形成塑形流动，降低零件的表面粗糙度，显著提高表面硬度，并在表面产生有益的残余压应力。零件表层材料性质发生改变，改善其摩擦磨损和疲劳性能，使用寿命增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频直流加热辅助滚压加工装置，加装在机床上，用于加工待加工零件，其特征在于，包括：滚压装置、用于以加热方式辅助滚压的加热构件和装载加热构件的装载构件；滚压装置安装固定在机床的刀架上，滚压装置的滚压头朝向待加工零件；加热构件包括：高频直流电源、两个铜电极和两个电刷；高频直流电源的正负极通过导线分别与两个电刷电连接，两个铜电极分别与两个电刷接触且位于待加工零件的两端，高频直流电源、两个电刷、两个铜电极和待加工零件通过导线连接形成闭合回路；装载构件包括电刷架、两个绝缘死顶针和绝缘回转顶针；绝缘回转顶针安装在机床尾座上，两个绝缘死顶针分别安装在机床动力卡盘和绝缘回转顶针上，两个绝缘死顶针分别顶住位于待加工零件两端的铜电极；电刷安装在电刷架上且与铜电极相接触。

【技术特征摘要】
1.一种高频直流加热辅助滚压加工装置，加装在机床上，用于加工待加工零件，其特征在于，包括：滚压装置、用于以加热方式辅助滚压的加热构件和装载加热构件的装载构件；滚压装置安装固定在机床的刀架上，滚压装置的滚压头朝向待加工零件；加热构件包括：高频直流电源、两个铜电极和两个电刷；高频直流电源的正负极通过导线分别与两个电刷电连接，两个铜电极分别与两个电刷接触且位于待加工零件的两端，高频直流电源、两个电刷、两个铜电极和待加工零件通过导线连接形成闭合回路；装载构件包括电刷架、两个绝缘死顶针和绝缘回转顶针；绝缘回转顶针安装在机床尾座上，两个绝缘死顶针分别安装在机床动力卡盘和绝缘回转顶针上，两个绝缘死顶针分别顶住位于待加工零件两端的铜电极；电刷安装在电刷架上且与铜电极相接触。2.按照权利要求1所述高频直流加热辅助滚压加工装置，其特征在于：在机床的水平方向上，机床尾座、绝缘回转顶针、第一个绝缘死顶针、第一个铜电极、待加工零件、第二个铜电极、第二个绝缘死顶针和机床动力卡盘依次同轴卡紧设置。3.按照权利要求1所述高频直流加热辅助滚压加工装置，其特征在于：滚压形式为球滚压或柱滚压；球滚压对应滚压装置的滚压头为陶瓷球，柱滚压对应滚压装置的滚压头为陶瓷圆柱棒。4.按照权利要求1所述的高频直流加热辅助滚压加工装置，其特征在于：铜电极为圆盘型结构，在圆盘轴线上，圆盘的一端加工有A型中心孔，另一端加工有顶锥，顶锥的锥度为120°；在圆盘的两端，均沿周向分布加工有盲孔。5.按照权利要求1所述的高频直流加热辅助滚压加工装置，其特征在于：电刷架包括：升降杆、弹簧、固定销和卡槽；升降杆包括水平段和竖直段，固定销通过弹簧连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志瑜，王震，黄传收，温利平，朱权利，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44