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圆棒拉伸试样滚压加工装置

阅读：412发布：2023-02-09

专利汇可以提供圆棒拉伸试样滚压加工装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种圆棒拉伸试样滚压加工装置，包括机床主体、电动缸、滚压加工头、压力传感器、控制器及可自由移动的支撑架；本发明对车床进行改进，通过电动缸的进给及压力传感器测定电动缸施加给滚压加工头的压力，来控制加工压力的大小。并通过移动支撑架的设计，实现电动缸随溜板箱同时运动并完成滚压加工的功能。此外，在加工时，采用分级加载、多道加工的工艺，更有利于获得表面质量高的试样，可以在试样表面制备出梯度纳米结构。，下面是圆棒拉伸试样滚压加工装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种圆棒拉伸试样滚压加工装置，其特征在于，包括机床主体、电动缸、滚压加工头、压力传感器、控制器及可自由移动的支撑架；机床主体上安装有三爪卡盘、顶针，并设有用于传递运动的溜板箱，溜板箱前端固定有安装板，电动缸一端固定在安装板上，另一端固定在支撑架上，压力传感器安装在电动缸上，滚压加工头安装在压力传感器前端，通过滚珠滚压对试样进行加工，在安装板上还设置有支撑装置，支撑装置与滚压加工头分设于试样两侧；控制器与电动缸的伺服驱动器相连。
2.根据权利要求1所述的圆棒拉伸试样滚压加工装置，其特征在于，所述的支撑架底部装有滚轮。
3.根据权利要求1所述的圆棒拉伸试样滚压加工装置，其特征在于，所述的控制器采用可编程逻辑控制器实现，可编程逻辑控制器及压力传感器均与计算机相连。
4.根据权利要求3所述的圆棒拉伸试样滚压加工装置，其特征在于，加工时，压力传感器检测滚压加工头的实时加载压力，当加载压力小于预设压力值时，控制器控制电动缸的活塞杆前进，当加载压力大于预设压力值时，控制器控制电动缸的活塞杆后退。
5.根据权利要求1所述的圆棒拉伸试样滚压加工装置，其特征在于，加工时采用分级加载、多道加工的方式，即：沿试样长度方向一来一回加工一次为一道，从第一道加工起每道实际加工压力逐级递增直至预期加工压力。

说明书全文

圆棒拉伸试样滚压加工装置

技术领域

[0001] 本发明涉及的是圆棒拉伸试样滚压加工装置，主要是为了通过滚压加工的方式在圆棒拉伸试样的表面制备出梯度纳米结构，使试样表面质量更优。

背景技术

[0002] 金属材料在服役期间的失效形式主要是腐蚀、磨损和断裂，而腐蚀、磨损与疲劳断裂均始自材料表面，所以材料表面的结构和性能直接影响工程金属材料的综合性能。滚压是连续局部塑性成形技术中的一种，它通过驱动特制的滚压工具在零件表面往复滚压，产生连续局部塑性变形来改善和提高机械零件的表面质量和性能——表面硬度、材料的疲劳性能、材料的耐腐蚀性能等。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种圆棒拉伸试样滚压加工装置，以在圆棒拉伸试样的表面制备出梯度纳米结构，获得高质量的试样表面。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0005] 一种圆棒拉伸试样滚压加工装置，包括机床主体、电动缸、滚压加工头、压力传感器、控制器及可自由移动的支撑架；机床主体上安装有三爪卡盘、顶针，并设有用于传递运动的溜板箱，溜板箱前端固定有安装板，电动缸一端固定在安装板上，另一端固定在支撑架上，压力传感器安装在电动缸上，滚压加工头安装在压力传感器前端，通过滚珠滚压对试样进行加工，在安装板上还设置有支撑装置，支撑装置与滚压加工头分设于试样两侧；控制器与电动缸的伺服驱动器相连。

[0006] 上述技术方案中，所述的支撑架底部装有滚轮。

[0007] 所述的控制器采用可编程逻辑控制器实现，可编程逻辑控制器及压力传感器均与计算机相连。

[0008] 加工时，压力传感器检测滚压加工头的实时加载压力，当加载压力小于预设压力值时，控制器控制电动缸的活塞杆前进，当加载压力大于预设压力值时，控制器控制电动缸的活塞杆后退。

[0009] 此外，为了获得质量更高的试样表面，加工时最好采用分级加载、多道加工的方式，即：沿试样长度方向一来一回加工一次为一道，从第一道加工起每道实际加工压力逐级递增直至预期加工压力。这样分级加载多道加工后试样的残余应力更小，表面质量更好，更有利于在表面形成梯度纳米结构。

[0010] 本发明的有益效果在于：

[0011] 本发明对车床进行改进，通过电动缸的进给及压力传感器测定电动缸施加给加工头的压力，来控制加工压力的大小。通过移动支撑架的设计，实现电动缸随溜板箱同时运动并完成滚压加工的功能。同时采用分级加载多道加工的工艺更有利于获得表面质量高的试样。附图说明

[0012] 图1为本发明装置的一种具体结构示意图。

[0013] 图2为本发明另一角度的结构示意图。

[0014] 图3为本发明加工部分的结构放大图。

[0015] 图4为本发明控制部分的结构放大图。

[0016] 图中：1-机床顶针，2-支撑装置，3-滚压加工头，4-试样，5-三爪卡盘，6-机床主体，7-电动缸，8-计算机，9-控制台，10-开关电源，11-伺服驱动器，12-可编程逻辑控制器，13-移动支撑架，14-压力传感器，15-溜板箱。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚并完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 本发明的圆棒拉伸试样滚压加工装置，包括机床主体6、电动缸7、滚压加工头3、压力传感器14、控制器及可自由移动的支撑架13；机床主体上安装有三爪卡盘5、顶针1，并设有用于传递运动的溜板15，电动缸7通过内六角螺钉一端安装在溜板箱15上端的安装板上，另一端安装在移动支撑架13上。移动支撑架底部装有滚轮，加工时随着溜板箱的运动而一起运动。压力传感器14安装在电动缸7上，用于检测电动缸进给时的压力。加工头3安装在压力传感器14的前端，通过滚珠滚压完成对试样的加工。电动缸的伺服驱动器11与可编程逻辑控制器12连接，并最终连接到计算机8上，实现对电动缸运动的控制。支撑装置2通过内六角螺钉安装在溜板箱15上端的安装板上，主要是在滚压加工过程中对试样起到支撑作用，防止试样出现弯折。试样4装夹在机床的三爪卡盘5上，并用机床顶针1顶紧。

[0019] 图1为本发明装置的一种具体的结构示意图。

[0020] 在加工时，可以将事先写好的程序通过计算机8写入可编程逻辑控制器12，按照分级加载多道加工的方式，根据预期加工压力以及预期加工道数，将加工压力分级，沿试样长度方向一来一回加工一次为一道，从第一道加工起每道实际加工压力逐级递增直至预期加工压力。在计算机8内由小到大设定各级加工压力。再通过三爪卡盘5对圆棒试样4进行装夹，并用机床顶针1顶紧。然后通过计算机8控制电动缸7向试样进给，通过压力传感器14实时读取加工头3上所加载的力，直到力达到所需要的值时停止进给。开启机床6，打开进给开关，使得机床主轴旋转，同时溜板箱15开始带动电动缸7进给沿试样长度方向进行加工。在加工的过程中，压力传感器14实时测定加工压力，而可编程逻辑控制器12将此加工压力与设定的加工压力相比较，当该加工压力小于设定的加工压力时，可编程逻辑控制器12将控制电动缸7的活塞杆前进，达到目标压力后停止前进；当该加工压力大于设定的加工压力时，可编程逻辑控制器12将控制电动缸7的活塞杆后退，达到目标压力后停止后退。走完一道后，停止机床6，并通过计算机8增加加载力，之后再次开启机床6进行加工。如此几道加工后，完成对试样4的整个滚压加工过程。

[0021] 例如，预期加工压力为1.2MPa，在加工时，设置第一道的压力为0.3MPa,之后每道加压0.1MPa，直到最后一道为1.2MPa，共10道加工次数。经过实验表明，采用分级加载多道加工的方式比直接采用预期加工压力一次性加工效果好，更有利于获得高表面质量的试样，如果在第一道的压力为0.3MPa,之后每道加压0.15MPa，直到最后一道为1.2MPa，共7道加工次数的情况下，所得到的试样经X衍射测残余应力试验，得到的应力曲线拟合比10道次加工的试样波动更大，选择10道次加工的方式，加工后试样的表面质量更好，可获得梯度纳米结构。

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