专利名称：一种弹性浮动滚压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轴类或管类工件外圆加工的装置，具体涉及一种对外圆表面进行浮动滚压加工的装置。
背景技术：
滚挤压加工原理是利用金属在常态下的冷塑性特点应用特制滚、挤压工具(刀具)对工件表面施加一定的压力使金属表面产生塑性变形，修正工件表面微观不平度、降低工件表面粗糙度、改善表面金相组织、形成有利的残余应力分布、从而提高了工件机械性能和使用寿命。
中国专利CN102513836A公开了一种液压自动定心、自动补偿及表面滚压跟刀架，主要包括架体单元、液压单元和滚压单元，架体单元由底板、大液压缸座和弧形悬臂构成，大液压缸座和弧形悬臂通过铸造方式铸于底板上，弧形悬臂的内凹面与底板的上表面衔接；滚压单元由三个沿周向布置的滚压器构成，滚压器包括小油缸，小油缸的活塞杆末端铰接有滚压轮，滚压轮的轴线与活塞杆的轴线垂直，其中两个滚压器固定在弧形悬臂上，另一个滚压器固定在底板上，三个滚压器的轴线相交于弧形悬臂的圆心位置处，而且各滚压器的滚压轮朝内设置，三个滚压轮的外周面围合形成一个圆形滚压空间；液压单元包括安装于大液压缸座上的大液压缸，大液压缸内装有液压油，其出油口分别与三个小液压缸的进油口连接，在大液压缸的缸体上设置有用于驱动其大活塞上下移动的丝杠螺母机构，丝杠的下端连接有与其下端部相对转动配合的压板，压板与大活塞之间连接有压簧，丝杠下旋推动压板一起下移，使压簧压缩，压簧的弹力再推动活塞下移，从而将大液压缸内的液压油送至各小液压缸内，可以实现各滚压轮随小液压缸的活塞杆一起运动，从而调节滚压空间的大小。使用时，该装置与车床配套使用，管类或轴类工件与车窗主轴同轴固连后插入滚压空间内，通过各小液压缸上设置的球阀调节各自对应小液压缸的液压油流量，从而调节各滚压轮与工件外表面的压紧程度，最后在车床主轴的旋转带动下实现工件的滚压加工。上述结构的滚压跟刀架，通过调整各小液压缸内的液压油流量，可以使三个滚压轮同步运动，进而可以保证各滚压轮对工件施加大小一致的滚压力，具有自动定心的功能，确保工件受力均匀，同时，由于大活塞依靠压簧施力，当工件的直径变小后，大活塞在压簧的作用下继续为各小液压缸供油，实现工件的自动补偿。该结构的滚压跟刀架是依靠液压系统实现自动定心、自动补偿的，除了大、小液压缸，还要安装各种阀实现液压油流量的控制，无疑增加了成本，而且采用液压系统，容易发生漏油现象，维护和修理也比较麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种弹性浮动滚压装置，用于解决现有装置采用液压实现自动补偿造成的成本高、维护修理麻烦的技术问题。本发明弹性浮动滚压装置采用如下技术方案一种弹性浮动滚压装置，包括轴线沿左右方向延伸的固定筒以及沿固定筒轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，芯轴的左端伸出所述固定筒、且伸出端转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由右到左的弹性力的弹性件，滚压轮在弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。所述固定筒的左端固定插装有供芯轴穿过、并与芯轴导向滑动配合的导向套，芯轴的外周面上设有朝左的、与导向套的右端面挡止配合的防脱台阶面。所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。所述芯轴上开设有沿其径向延伸的轴承座孔，轴承座孔内轴向防脱装配有供轴承装配的轴，所述轴承套装在所述轴上并嵌装在轴承座孔内，所述轴的一端的端部和轴承座孔内壁之间具有与轴承的一端限位挡止配合的环形挡沿、另一端压装有与轴承的另一端限位挡止配合轴承盖，所述芯轴的内端端面开设有与轴承座孔连通的、供所述滚压轮装配的 安装槽，安装槽相对轴承盖的槽壁面与轴承盖之间安装有轮轴，所述滚压轮转动套设于轮轴上。一种弹性浮动滚压装置，包括自定心卡盘以及对应固定在所述自定心卡盘的各卡爪上的滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。所述固定筒的内端固定插装有供芯轴穿过、并与芯轴导向滑动配合的导向套，芯轴的外周面上设有朝内的、与导向套的外端面挡止配合的防脱台阶面。所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。所述芯轴上开设有沿其径向延伸的轴承座孔，轴承座孔内轴向防脱装配有供轴承装配的轴，所述轴承套装在所述轴上并嵌装在轴承座孔内，所述轴的一端的端部和轴承座孔内壁之间具有与轴承的一端限位挡止配合的环形挡沿、另一端压装有与轴承的另一端限位挡止配合轴承盖，所述芯轴的内端端面开设有与轴承座孔连通的、供所述滚压轮装配的安装槽，安装槽相对轴承盖的槽壁面与轴承盖之间安装有轮轴，所述滚压轮转动套设于轮轴上。一种弹性浮动滚压装置，包括用于安装在机床跟刀架上的、夹紧管类工件的夹紧卡盘以及用于同轴装配在机床主轴上的自定心卡盘，自定心卡盘的各卡爪上分别固设有滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。一种弹性浮动滚压装置，包括用于顶紧轴类工件两端的夹紧机构以及用于安装在机床跟刀架上的自定心卡盘，夹紧机构包括用于同轴装配在机床主轴上的第一顶尖以及用于安装在机床尾架上的、与第一顶尖同轴相对设置的第二顶尖，自定心卡盘的各卡爪上分别固设有滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。采用上述结构的弹性浮动滚压装置，由于滚压轮用于与工件的外表面滚压配合，而固定筒与芯轴之间的弹性件对芯轴以及滚压轮施加朝向工件的弹性力，在滚压轮与待加工工件滚压加工的过程中，滚压轮受到弹性件的弹性力作用，始终压在待加工工件表面上并随着待加工工件的加工段逐渐变小，随时给待加工工件进行补偿，而且整个滚压加工为弹性滚压加工，相比刚性滚压加工，效果更好；另外，除了具有自动补偿的功能之外，相比依 靠液压系统的滚压装置，还具有结构简单，成本低，而且维护和修理方便的优点。
图I为本发明的一种实施例的结构示意 图2为图I中的滚压器的结构示意 图3为本发明加工管类工件的工作状态 图4为图3的K向局部视 图5为本发明加工轴类工件的工作状态 图6为图5的K向局部视图。
具体实施例方式本发明弹性浮动滚压装置的实施例一如图I、图2所示，包括自定心卡盘，自定心卡盘采用三爪卡盘，包括卡盘体I以及三个沿卡盘体I径向移动的卡爪2,自定心卡盘的三个卡爪2上分别焊接有一个轴线沿卡盘体径向延伸的安装筒，各安装筒的轴线与卡盘体I的中心轴线垂直相交与一点，且安装筒内固定有滚压单元。滚压单元包括固定筒3、芯轴5和滚压轮8，固定筒3通过螺钉同轴固定在安装筒内，其内端开口，所述芯轴5间隙插装在固定筒3内，芯轴5的内端分别伸出固定筒3和安装筒,固定筒3与芯轴5之间的间隙内固定插装有与芯轴5导向滑动配合的导向套6 ;芯轴5的外周面上具有环形凸沿，环形凸沿的朝内端面为与导向套6的外端面挡止配合的防脱台阶面，各环形凸沿的朝外端面为复位台阶面，各复位台阶面与固定筒3的底面之间顶装有复位压簧4 ;所述滚压轮8设置于各自对应芯轴5内端，其轴线与卡盘体I的轴线平行，各滚压轮8的内周面围合形成一个圆形滚压空间，该滚压空间供待加工的轴类或管类工件插入。本实施例的内、外位置均是参照卡盘体I所在圆周的径向方向，即越靠近卡盘体I的轴线，位置越靠内，应用时，通过调节卡盘体I上的三个卡爪2的径向位置，使三个滚压器的滚压轮8分别压紧待加工工件，此时各滚压轮8的外周面分别与待加工工件的外周面相切，因此自定心卡盘能够实现各滚压单元的自动定心。
本实施例中，为了提高各滚压轮8的刚性，在芯轴5上开设有沿其径向延伸的轴承座孔，轴承座孔为径向递减的三级阶梯孔，包括大孔段、中间孔段和小孔段，其中小孔段和中间孔段之间的部分为环形挡沿，小孔段内同轴插装有轴7，轴7为阶梯轴，其大直径段与芯轴5挡止配合、小直径段上套装有轴承9，轴承9的内圈与轴7过盈配合、外圈绕轴7转动，在大孔段内嵌装有轴承盖10，轴承盖10与轴7的小直径段之间连接有防脱螺钉，在轴承盖10与轴7的大直径段的作用下，轴7实现了轴向防脱；另外，在轴承盖10和环形挡沿的作用下，轴承9嵌装于中间孔段内。所述芯轴5的内端端面开设有分别与轴承座孔的大孔段和中间孔段连通的、供所述滚压轮装配的安装槽，安装槽相对轴承盖10的槽壁面与轴承盖10之间顶装有轮轴，所述滚压轮8转动套设于轮轴上。在其它实施例中，也可以不设置导向套，芯轴可以直接与固定筒导向滑动配合，当然芯轴也可以不设置防脱台阶面，不需要轴向防脱也能实现浮动滚压。
在其它实施例中，轴承座孔也可以为二级阶梯孔，轴承盖直接压装在芯轴的外周面上即可。当然，轴承座孔也可以为以盲孔，轴直接固定在盲孔的孔底面上，也就不需要对轴进行轴向防脱，依靠轴承盖与盲孔底面可以实现轴承嵌装在盲孔内。本发明弹性浮动滚压装置的实施例二 如图2所示，其结构与实施例一中的滚压单元的结构一致，其内容在此不再赘述，本实施例的滚压装置为单点滚压加工，不需要自动定心，但是仍具有自动补偿的功能。本发明弹性浮动滚压装置的实施例三如图3、图4所示，包括同轴相对设置的自定心卡盘11和夹紧卡盘13，自定心卡盘11的各卡爪上分别固设有滚压单元，自定心卡盘11和滚压单元的结构与实施例一中的自定心卡盘和滚压单元的结构一致，其内容在此不再赘述。本实施例加工管类工件12时，夹紧卡盘13固定在机床跟刀架14上，管类工件12的一端夹装在夹紧卡盘13的各卡爪之间，自定心卡盘11同轴固定在机床的主轴上。加工之前，通过卡盘扳手调节自定心卡盘的三个卡爪在卡盘体上的径向位置，调节各滚压轮与管类工件的压紧程度，由于三个滚压器的大小、结构以及位置一致，各滚压轮对管类工件的压紧力基本一致且同步，因此能够自动定心；调节完毕后，机床主轴工作，自定心卡盘随机床主轴一起转动，进而实现对管类工件的滚压加工；在加工过程中，管类工件的加工段的外径逐渐缩小，而在各复位压簧的作用下，可以实现自动补偿。最终的表面粗糙度值可以由加工前的Ra6. 3 3. 2，加工后表面粗糙度值可达RaO. 16 RaO. 08、加工精度可达IT9 ITlO级公差，提高表面硬度5 50%，疲劳强度5 50%，表面硬化层深度达0. 2 2毫米。本发明弹性浮动滚压装置的实施例四如图5、图6所示，包括夹紧机构、自定心卡盘18，夹紧机构主要由两个轴向相对设置的第一顶尖15和第二顶尖19构成，主要用于加工轴类工件16,在自定心卡盘18的各卡爪上分别固设有滚压单元,本实施例的自定心卡盘和滚压单元的结构与上述实施例的自定心卡盘和滚压单元的结构一致，其内容在此不再赘述。加工轴类工件时，第一顶尖15同轴装配在机床主轴上，第二顶尖19同轴装配在机床尾架20上，而自定心卡盘18固定在机床跟刀架17上，轴类工件的加工原理与管类工件的加工原理相同，同样能实现自动定心和自动补偿。
权利要求
1.一种弹性浮动滚压装置，其特征在于包括轴线沿左右方向延伸的固定筒以及沿固定筒轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，芯轴的左端伸出所述固定筒、且伸出端转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由右到左的弹性力的弹性件，滚压轮在弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。
2.根据权利要求I所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述固定筒的左端固定插装有供芯轴穿过、并与芯轴导向滑动配合的导向套，芯轴的外周面上设有朝左的、与导向套的右端面挡止配合的防脱台阶面。
3.根据权利要求I或2所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。
4.根据权利要求3所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴上开设有沿其径向延伸的轴承座孔，轴承座孔内轴向防脱装配有供轴承装配的轴，所述轴承套装在所述轴上并嵌装在轴承座孔内，所述轴的一端的端部和轴承座孔内壁之间具有与轴承的一端限位挡止配合的环形挡沿、另一端压装有与轴承的另一端限位挡止配合轴承盖，所述芯轴的内 端端面开设有与轴承座孔连通的、供所述滚压轮装配的安装槽，安装槽相对轴承盖的槽壁面与轴承盖之间安装有轮轴，所述滚压轮转动套设于轮轴上。
5.一种弹性浮动滚压装置，其特征在于包括自定心卡盘以及对应固定在所述自定心卡盘的各卡爪上的滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。
6.根据权利要求5所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述固定筒的内端固定插装有供芯轴穿过、并与芯轴导向滑动配合的导向套，芯轴的外周面上设有朝内的、与导向套的外端面挡止配合的防脱台阶面。
7.根据权利要求5或6所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。
8.根据权利要求7所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴上开设有沿其径向延伸的轴承座孔，轴承座孔内轴向防脱装配有供轴承装配的轴，所述轴承套装在所述轴上并嵌装在轴承座孔内，所述轴的一端的端部和轴承座孔内壁之间具有与轴承的一端限位挡止配合的环形挡沿、另一端压装有与轴承的另一端限位挡止配合轴承盖，所述芯轴的内端端面开设有与轴承座孔连通的、供所述滚压轮装配的安装槽，安装槽相对轴承盖的槽壁面与轴承盖之间安装有轮轴，所述滚压轮转动套设于轮轴上。
9.一种弹性浮动滚压装置，其特征在于包括用于安装在机床跟刀架上的、夹紧管类工件的夹紧卡盘以及用于同轴装配在机床主轴上的自定心卡盘，自定心卡盘的各卡爪上分别固设有滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。
10.根据权利要求9所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。
11.一种弹性浮动滚压装置，其特征在于包括用于顶紧轴类工件两端的夹紧机构以及用于安装在机床跟刀架上的自定心卡盘，夹紧机构包括用于同轴装配在机床主轴上的第一顶尖以及用于安装在机床尾架上的、与第一顶尖同轴相对设置的第二顶尖，自定心卡盘的各卡爪上分别固设有滚压单元，滚压单元包括轴线沿自定心卡盘径向延伸的固定筒以及沿轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由外到内的弹性力的弹性件，芯轴的内端伸出所述固定筒、且伸出端分别转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，各固定筒的轴线相交于一点，各滚压单元的滚压轮在各自弹性件的作用下用于与待加工工件滚压配合。
12.根据权利要求11所述的弹性浮动滚压装置，其特征在于所述芯轴内嵌装有与滚压轮滚动摩擦配合的轴承，所述轴承的轴线与滚压轮的轴线平行。
全文摘要
本发明公开了一种弹性浮动滚压装置，包括轴线沿左右方向延伸的固定筒以及沿固定筒轴向导向移动插设于固定筒内的芯轴，芯轴的左端伸出固定筒、且伸出端转动设有轴线沿芯轴径向延伸的滚压轮，固定筒与芯轴之间设有对芯轴施加由右到左的弹性力的弹性件，滚压轮在弹性件的作用下与待加工工件滚压配合。在滚压轮与待加工工件滚压加工的过程中，滚压轮受到弹性件的弹性力作用，始终压在待加工工件表面上并随着待加工工件的加工段逐渐变小，随时给待加工工件进行补偿，整个滚压加工为弹性滚压加工，相比刚性滚压加工，效果更好；另外，除了具有自动补偿的功能之外，相比依靠液压系统的滚压装置，还具有结构简单，成本低，而且维护和修理方便的优点。
文档编号B23P9/02GK102962630SQ201210490060
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者刘仁春, 张宏敏 申请人:凯迈(洛阳)机电有限公司