双重弹性元件弧面滚压刀具的制作方法

本发明涉及一种双重弹性元件弧面滚压刀具。

背景技术：

弧面滚压加工是一种无屑冷加工方式，是连续局部塑性成形技术在表面精加工方面的应用。滚压是金属在外界压力的作用下，表面产生连续局部塑性变形，来改善和提高机械零件的最终表面质量和性能，具有光整和表面强化的双重作用。弧面滚压刀具能在一些存在弧度且需要进行滚压加工的表面进行加工，利用刀头中限位弹簧使刀头的滚珠紧贴被加工表面，再通过电机的主轴旋转带动联轴器进而带动刀头旋转，从而达到滚压加工的目的。

据调查发现传统滚压主要分为平面类零件加工和圆柱面类零件加工。目前平面类零件滚压加工主要是将滚压刀头装夹在机床的主轴上，通过滚压刀头的旋转运动和工件在加工平面内的进给运动来实现。这种传统滚压刀具对存在弧面的表面进行加工时，由于表面的凹凸不平导致刀头滚珠不能与被加工表面充分接触，会造成被加工表面加工不均匀以及表面光洁度被破坏的现象，并且部分区域会出现滚压轨迹密集的现象，这会导致在该区域出现热变形，所以传统滚压刀具对弧面加工存在极大的局限性。

技术实现要素：

为了解决传统滚压刀具对于弧面等不平整平面的不适合性，本发明提供一种能有效用于针对弧型表面加工的双重弹性元件弧面滚压刀具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双重弹性元件弧面滚压刀具，包括刀柄部分、检测装置、驱动装置和滚压刀头，所述刀柄部分包括刀柄和刀柄连接块，所述刀柄的下端与刀柄连接块的上端通过螺栓连接；

所述检测装置包括四个用于检测压力的传感器和传感器定位架，四个传感器位于刀柄连接块与传感器定位架之间且均布在传感器定位架上，所述传感器定位架通过限位螺栓与刀柄连接块连接；

所述驱动装置包括电机和联轴器，所述电机位于传感器定位架的下方且通过螺栓与传感器定位架连接，所述电机的电机轴朝下布置且与联轴器的上部通过键连接；

所述滚压刀头包括传动轴、tpe热塑性弹性体、保持架和柔性弧面滚压头，所述传动轴的上端与联轴器的下部通过键连接，所述传动轴的下端与保持架通过螺栓连接，在保持架与传动轴围成的空腔内装有tpe热塑性弹性体；

所述保持架的底部上设有与柔性弧面滚压头数目相同的安装孔，柔性弧面滚压头设置三个以上，每个柔性弧面滚压头安装在相应的安装孔上，每个柔性弧面滚压头均包括安装套、滑动块、限位弹簧、固定架和球形滚珠，所述安装套与tpe热塑性弹性体过盈配合，所述安装套的下部设有开槽，在所述开槽的下部设有环形槽，所述环形槽与开槽连通，所述滑动块可上下滑动的安装在开槽内，所述滑动块上设有限位凸起，所述限位凸起位于环形槽内，所述环形槽的高度大于限位凸起的高度，所述滑动块的底部设有球形凹槽，所述球形滚珠通过固定架安装在所述球形凹槽内，并与固定架上的通孔对应，所述固定架与滑动块螺纹连接，球形滚珠可从通孔内露头，所述限位弹簧位于开槽内且其上端与安装套连接，其下端与滑动块连接。

进一步，所述柔性弧面滚压头设有三个，所述保持架上的安装孔也设置有三个，一个柔性弧面滚压头对应一个安装孔安装，三个柔性弧面滚压头均布在传动轴的一周且其上的球形滚珠均向传动轴聚拢布置。

本发明技术构思为：能够达成对弧形表面等不平整表面就进行滚压加工的目的。

从传统刀具的缺点出发，设计了一种柔性弧面滚压头，柔性弧面滚压头由安装套、限位弹簧、滑动块、球形滚珠、固定架组成。工作时，保证每一个球形滚珠都能与被加工表面有着充分的接触，避免出现加工不均匀现象，提高了表面的加工质量。而且在本发明中，所述柔性弧面滚压头作为模块化原件，可以根据实际加工情况，适当增加或减少所述刀具中柔性弧面滚压头的数量，使该刀具能适合多种不同的工况。

为解决传统刀具对被加工表面的位置有着严格的要求，只能加工被固定在规定位置上才能对其进行加工的问题。本发明对刀具的刀柄部分与驱动装置进行了重新的设计，所述刀柄部分被设计成安装于机械臂上进行工作，可以对于不同空间位置的各种弧面进行加工。并且不再由机床主轴带动刀具转动，而是由驱动装置中的电机来带动滚压刀具旋转，从而进行正常工作。

所述检测装置可以实时检测刀具各个方向上的受力大小情况，并根据其结果对刀具的位置进行调整，使刀头能正对被加工表面进行加工，从而使滚压加工在被加工表面更平稳的进行。

本发明的有益效果主要表现在：能对空间中不同位置的工件进行滚压加工；能对表面不平整的一些弧形表面进行滚压加工；能根据刀具各个方向上受力情况对刀具进行调整，使其能在工件表面平稳的工作；将柔性弧面滚压头制成模块化装置，可以根据实际加工情况，适当增加或减少所述刀具中柔性弧面滚压头的数量，使该刀具能适合多种不同的工况。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是柔性弧面滚压头的剖视图。

图3是本发明在工件表面加工示意图。

图4是滚压刀头的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种双重弹性元件弧面滚压刀具，包括刀柄部分、检测装置、驱动装置和滚压刀头，所述刀柄部分包括刀柄6和刀柄连接块7，所述刀柄6的下端与刀柄连接块7的上端通过螺栓连接；

所述检测装置包括四个用于检测压力的传感器8和传感器定位架10，四个传感器8位于刀柄连接块7与传感器定位架10之间且均布在传感器定位架10上，所述传感器定位架10通过限位螺栓9与刀柄连接块7连接；

所述驱动装置包括电机11和联轴器12，所述电机11位于传感器定位架10的下方且通过螺栓与传感器定位架10连接，所述电机11的电机轴朝下布置且与联轴器12的上部通过键连接；

所述滚压刀头包括传动轴13、tpe热塑性弹性体14、保持架15和柔性弧面滚压头16，所述传动轴13的上端与联轴器12的下部通过键连接，所述传动轴13的下端与保持架15通过螺栓连接，在保持架15与传动轴13围成的空腔内装有tpe热塑性弹性体14；

所述保持架15的底部上设有与柔性弧面滚压头16数目相同的安装孔，柔性弧面滚压头16设置三个以上，每个柔性弧面滚压头16安装在相应的安装孔上，每个柔性弧面滚压头16均包括安装套1、滑动块3、限位弹簧2、固定架5和球形滚珠4，所述安装套1与tpe热塑性弹性体14过盈配合，所述安装套1的下部设有开槽，在所述开槽的下部设有环形槽，所述环形槽与开槽连通，所述滑动块3可上下滑动的安装在开槽内，所述滑动块3上设有限位凸起，所述限位凸起位于环形槽内，所述环形槽的高度大于限位凸起的高度，所述滑动块3的底部设有球形凹槽，所述球形滚珠4通过固定架5安装在所述球形凹槽内，并与固定架5上的通孔对应，所述固定架与滑动块螺纹连接，球形滚珠4可从通孔内露头，所述限位弹簧2位于开槽内且其上端与安装套1连接，其下端与滑动块3连接。

进一步，所述柔性弧面滚压头16设有三个，所述保持架15上的安装孔也设置有三个，一个柔性弧面滚压头16对应一个安装孔安装，三个柔性弧面滚压头均布在传动轴的一周且其上的球形滚珠均向传动轴13聚拢布置。

本实施例中，所述传感器8与所述传感器定位架10通过螺栓连接，传感器用于从四个方向上检测刀具加工时刀具对于加工面的作用力，根据不同方位上的力的大小，调整刀具位置，来使得不同位置上的刀头与被加工表面之间的力保持一致，用来检测压力的。在传动轴13与保持架15所组成的内部装入tpe热塑性弹性体14，之后在刀具头部位置保持架15相应位置处安装柔性弧面滚压头16。安装套1与tpe热塑性弹性体14是过盈配合连接，通过保持架来保持柔性弧面滚压头在固定的位置上保持不动。保持架15的安装孔孔径大于固定架5的通孔外径，小于安装套1的开槽外径。固定架5上的通孔孔径大于等于球形滚珠的外径。

整个检测装置通过限位螺栓9与刀柄部分连接，所述检测装置中传感器分布配置，使刀头能在被加工表面更平稳的工作。

整个驱动装置通过螺栓与检测装置连接，通过键与滚压刀头连接。这种驱动装置，使得该装置可以脱离机床工作，通过电机带动刀头旋转进行加工。

安装套1内部有一环形槽用于安装滑动块3，使其可以在安装套1内上下滑动，安装套1与滑动块3之间安装有限位弹簧2。滑动块3上的球形凹槽，用于安装球形滚珠4，之后通过固定架5固定球形滚珠4，使其不会脱落。所述柔性弧面滚压头16作为模块化原件，可以根据实际加工情况，适当增加或减少所述刀具中柔性弧面滚压头16的数量，使该刀具能适合多种不同的工况。

所述柔性弧面滚压头16工作时，刀头接触弧面时，凸起表面会挤压球形滚珠4，会导致滑动块3挤压限位弹簧2，使得柔性弧面滚压头16中的球形滚珠4回缩，凹处表面会使得限位弹簧2伸张，使球形滚珠4与被加工表面充分接触，这可使得柔性弧面滚压头16工作时，保证每一个球形滚珠4都能与被加工表面有着充分的接触，避免出现加工不均匀现象，提高了表面的加工质量。