轴承滚圈表面的超声深滚装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种轴承滚圈表面的超声深滚装置，包括工件夹具、超声深滚加工工具、加工工具夹持台、旋转驱动装置和轴向驱动装置；工件夹具包括夹持装置和盖板，待表面强化的轴承滚圈套装在夹持装置上，盖板用于限制轴承滚圈的轴向位移；超声深滚加工工具安装于加工工具夹持台上；加工工具夹持台包括底板和安装于底板上的变幅杆支撑架、换能器支撑架，底板与轴向驱动装置连接，通过轴向驱动装置驱动超声深滚工具头沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动。本发明专利技术通过旋转驱动装置驱动轴承滚圈绕自身轴线旋转，同时，通过轴向驱动装置驱动超声深滚工具头沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动，对轴承滚圈外表面进行超声冲击，实现表面均匀强化。均匀强化。均匀强化。

【技术实现步骤摘要】
轴承滚圈表面的超声深滚装置


[0001]本专利技术涉及材料表面强化处理
，具体涉及一种轴承滚圈表面的超声深滚装置。

技术介绍

[0002]机械零部件的破坏，一般总是从表面层开始的，机械零部件常常会因表面局部疲劳、磨损和腐蚀等问题引起过早失效，导致整个机械装配系统寿命缩短，可靠性降低，严重时甚至引发安全事故，造成人身和财产损失。因此，产品性能，尤其是其可靠性和耐久性和零部件的表面质量紧密相关。现有表面强化技术的强化机理主要有三个方面：引入残余压应力、产生加工硬化和降低表面粗糙度。
[0003]滚动轴承作为一种长期在严苛工况条件下服役的零部件，长期受重载荷的交替作用、持续的过载作用以及摩擦副间润滑状态转变等影响，对于轴承的表面质量要求就更高。如今常用的表面强化技术有很多，如喷丸强化、传统深滚，传统滚压、激光冲击强化、低塑性抛光、机械表面研磨和等离子渗碳等等，这些表面强化技术均可显著细化零部件表层的微观组织，改善零部件的力学性能，但是他们都存在一定的局限性。
[0004]其中，传统的滚压技术要求滚压工具头和待处理工件始终在大应力状态下接触，因此在接触处始终会产生很大的摩擦力，这对于滚压工具头的磨损较大；此外传统滚压加工会在零件次表面产生剪切应力，对零件表面产生划伤。喷丸强化可以显著提高零部件的抗疲劳性能，耐腐蚀性能及硬度等等，然而喷丸使用的弹丸一般较小，产生的冲击动能较小，因此冲击生成的残余压应力层的深度较浅，喷丸强化更关键的一个缺陷是喷丸冲击的位置是随机的，相邻的压痕间将产生重叠，如果设置的加工参数不适宜，表面加工质量会发生恶化，即增加了处理件的表面粗糙度。通过激光束冲击作用强化表面则需要功率激光发生器，制造成本及维修费用昂贵。
[0005]此外，现在许多的超声深滚处理研究受限于超声深滚加工装备的尺寸，结构等因素，深滚的处理对象大多集中于处理金属板材，金属棒料等，因此主要的超声深滚研究主要针对基础材料本身，很少针对工程应用中的实体零部件，这样的缺点是不容易使强化的材料和实际的工程应用相结合。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种轴承滚圈表面的超声深滚装置，该装置针对工程应用中的轴承件外(内)滚圈的外表面进行表面强化，采用超声深滚技术，既能保留传统表面强化技术如喷丸、滚压、激光冲击等给材料带来微观上的晶粒细化和宏观上力学性能的改善，同时可以利用其冲击过程中的“削峰填谷”效应，极大改善材料表面的表面质量。
[0007]本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0008]一种轴承滚圈表面的超声深滚装置，包括工件夹具、超声深滚加工工具、加工工具
夹持台、旋转驱动装置和轴向驱动装置；所述工件夹具包括夹持装置和盖板，所述夹持装置的中部为旋转支撑台，所述旋转支撑台的两侧设置旋转轴，待表面强化的轴承滚圈套装在所述旋转支撑台上，所述旋转轴与所述旋转驱动装置连接，通过旋转驱动装置驱动轴承滚圈绕自身轴线旋转，所述盖板安装于所述旋转支撑台的端部用于限制轴承滚圈的轴向位移；所述超声深滚加工工具包括依次相连的超声深滚工具头、超声波变幅杆、超声波换能器和超声波发生器，其中，所述超声深滚工具头、超声波变幅杆、超声波换能器均安装于所述加工工具夹持台上；所述加工工具夹持台包括底板和安装于所述底板上的变幅杆支撑架、换能器支撑架，所述底板设置于轴承滚圈一侧，底板与所述轴向驱动装置连接，所述超声波变幅杆安装于变幅杆支撑架上，所述超声波换能器安装于换能器支撑架上，所述超声深滚工具头与轴承滚圈接触，通过所述轴向驱动装置驱动所述超声深滚工具头沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动，对轴承滚圈外表面进行超声冲击，实现表面均匀强化。
[0009]上述方案中，所述工件夹具设置于微型车床上，所述旋转驱动装置采用微型车床上的三爪卡盘，所述旋转支撑台一侧旋转轴与所述三爪卡盘连接，旋转支撑台另一侧旋转轴通过微型车床上的右顶尖进行定位和支撑。
[0010]上述方案中，所述轴向驱动装置采用微型车床的托板以及与所述托板连接的丝杆，所述丝杆与微型车床的主轴连接，主轴带动丝杆旋转，从而带动所述托板沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动；所述底板固定安装于所述托板上。
[0011]上述方案中，所述超声深滚装置还包括支架，所述支架固定安装于所述加工工具夹持台的尾端下部，所述底板搁置于所述支架上，并能在支架上往复移动。
[0012]上述方案中，所述换能器支撑架的上部设置支撑架盖板，所述超声波换能器安装于换能器支撑架后，通过螺栓固定连接所述支撑架盖板与换能器支撑架，实现对超声波换能器的紧固。
[0013]上述方案中，所述超声深滚工具头、超声波变幅杆、超声波换能器均水平设置。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015]1、本专利技术轴承滚圈表面的超声深滚装置通过旋转驱动装置驱动轴承滚圈绕自身轴线旋转，同时，通过轴向驱动装置驱动超声深滚工具头沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动，对轴承滚圈外表面进行超声冲击，实现表面均匀强化。采用超声深滚加工法可以有效地保留传统表面强化的技术优势，如提高材料的疲劳强度、硬度、耐磨及耐腐蚀，同时超声冲击工具头在材料表面高频冲击，使加工材料表面产生“削峰填谷”的效果，和传统技术相比大大降低材料表面的粗糙度。
[0016]2、本专利技术超声深滚装置微型车床进行改造，使得整个装置能实现一定的自动化，待加工轴承滚圈随着车床主轴旋转运动，超声深滚工具头随锁紧在丝杆上的刀具架托板作匀速横向运动，实现被加工轴承滚圈表面的均匀强化。此外，由于微型车床主轴转速的可调性可以实现轴承表面强化效果的自主把控，例如车床主轴以较高转速旋转实现单个轴承的高效率加工，或车床主轴以较低转速旋转实现轴承表面的精细强化。
[0017]3、本专利技术中基于微型车床改造的超声深滚装置的强化对象是轴承滚圈外表面，有广泛的工程实际应用前景。
附图说明
[0018]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0019]图1是本专利技术轴承滚圈表面的超声深滚装置的立体结构图；
[0020]图2是图1所示超声深滚装置的工作状态俯视图；
[0021]图3是图1所示超声深滚装置的工件夹具的结构分解图；
[0022]图4是图1所示超声深滚装置的超声深滚加工工具的结构分解图；
[0023]图5是图1所示超声深滚装置的加工工具夹持台的结构分解图；
[0024]图6是图1所示超声深滚装置的支架的结构图。
[0025]图中：10、工件夹具；11、夹持装置；111、旋转支撑台；112、旋转轴；12、盖板；
[0026]20、超声深滚加工工具；21、超声深滚工具头；22、超声波变幅杆；23、超声波换能器；24、超声波发生器；
[0027]30、加工工具夹持台；31、底板；32、变幅杆支撑架；33、换能器支撑架；331、支撑架盖板；
[0028]40、支架；
[0029]50、微型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承滚圈表面的超声深滚装置，其特征在于，包括工件夹具、超声深滚加工工具、加工工具夹持台、旋转驱动装置和轴向驱动装置；所述工件夹具包括夹持装置和盖板，所述夹持装置的中部为旋转支撑台，所述旋转支撑台的两侧设置旋转轴，待表面强化的轴承滚圈套装在所述旋转支撑台上，所述旋转轴与所述旋转驱动装置连接，通过旋转驱动装置驱动轴承滚圈绕自身轴线旋转，所述盖板安装于所述旋转支撑台的端部用于限制轴承滚圈的轴向位移；所述超声深滚加工工具包括依次相连的超声深滚工具头、超声波变幅杆、超声波换能器和超声波发生器，其中，所述超声深滚工具头、超声波变幅杆、超声波换能器均安装于所述加工工具夹持台上；所述加工工具夹持台包括底板和安装于所述底板上的变幅杆支撑架、换能器支撑架，所述底板设置于轴承滚圈一侧，底板与所述轴向驱动装置连接，所述超声波变幅杆安装于变幅杆支撑架上，所述超声波换能器安装于换能器支撑架上，所述超声深滚工具头与轴承滚圈接触，通过所述轴向驱动装置驱动所述超声深滚工具头沿着轴承滚圈外表面的轴向做往复运动，对轴承滚圈外表面进行超声冲击，实现表面均匀强化。2.根据权利要求1所述的轴承滚圈表面的超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹飞，华林，蔡旭阳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：