一种柔性平面滚压刀具的制作方法

本实用新型涉及一种平面滚压刀具，尤其是一种柔性平面滚压刀具。

背景技术：

滚压法是指在滚压刀具的作用下，外力诱导金属材料表面发生强塑性变形，通过近表层材料的塑性流动激活晶体内部的位错、层错等非平衡缺陷，通过位错增殖、孪生、滑移等晶体学运动将小角大晶界逐渐切割为大角小晶界，实现表面大晶粒被分割细化为超细晶或纳米晶。滚压加工是无切屑加工的一种，它不仅可以达到很高的光洁度，而且可提高被加工零件的机械性能——表面硬度、材料的疲劳性能、材料的耐腐蚀性能等。滚压法的实质是利用高硬度的无刃工具——滚珠或滚轮，使其对被加工工件表面造成局部高压。由于工具沿被加工表面滚动，形成了表面材料的弹性-塑性变形，使前一工序留于表面的微观凸峰被碾平，并且使材料的表层晶粒变小，最终变成纳米晶。

滚压刀具通过刀柄与铣床等机床的主轴连接，带动刀头转动，从而带动刀头上的滚轮在工件表面滚动来实现滚压加工。滚压刀具一般分为刚性和弹性两种。对于刚性结构的滚压刀具，只适合于滚压粗大的零件，传统的滚压器是无弹性的，加工是刚性的，易使工件表面产生“麻点”、“起皮”等缺陷。刚性滚压时，工艺系统刚性差将造成滚压力的波动，使表面质量不均匀。当滚轮的滚压力和滚压件的材料很均勾时，才能获得良好的滚压效果。因此，在表面质量要求高的滚压加工时，选用柔性滚压工具，柔性滚压工具在滚压过程中能起到缓冲的作用，能够使滚轮保持相同的滚压量，试件表面变形量一致，故可获得均匀光整的滚压表面，但其缺点是具有较低的修正形状误差.由于结构中安装了弹性元件，因此可以避免机床震动、材料不均造成的滚压力的巨大波动，在一定程度上，也可以适当减轻滚压工具在加工过程中受到的冲击。

技术实现要素：

为克服现有滚压刀具存在机床震动的不足，本实用新型提供一种加工工件表面的质量较好、避免机床震动的柔性平面滚压刀具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种柔性平面滚压刀具，包括刀柄和刀头，所述刀柄的上端设有与机床主轴连接的螺纹孔，所述刀头包括刀柄连接块、滚轮组件和柔性导向组件，所述刀柄连接块位于所述刀柄的下方并与刀柄固定连接；

所述滚轮组件包括滚轮安装座、两个滚轮和滚轮安装轴，所述滚轮安装座为T型，所述滚轮安装座的下端左右横向设有所述滚轮安装轴，两个滚轮可转动地安装在所述滚轮安装轴的左右两端并对称布置；

所述滚轮安装座位于所述刀柄连接块的下方并与所述刀柄连接块之间设有间隙，所述滚轮安装座通过上下移动组件可上下移动的安装在刀柄连接块上；

所述柔性导向组件包括导向柱、弹簧和滚珠套，所述滚轮安装座的上端开有滚珠套安装槽，所述滚珠套位于所述滚珠套安装槽内，所述导向柱的上端与所述刀柄连接块过盈配合，所述导向柱的下端穿过弹簧伸入到滚珠套内，所述弹簧的上端顶触在刀柄连接块上，所述弹簧的下端顶触在滚轮安装座上。

进一步，所述滚轮安装座上设有通孔，所述上下移动组件包括等高套筒和定位螺栓，所述等高套筒的上端顶触在所述刀柄连接块上，所述滚轮安装座的通孔可上下移动的安装在所述等高套筒的下端上，所述定位螺栓自下而上穿过等高套筒固定在刀柄连接块上，所述定位螺栓的螺栓头顶在所述等高套筒的下端面上。

再进一步，两个滚轮分别通过轴承可转动地安装在滚轮安装轴的左右两端，所述轴承与滚轮安装座的下端之间还设有用于轴承定位的定位套筒，所述滚轮安装轴的左端设有挡块，所述滚轮安装轴的右端依次穿过左端的轴承、左端的定位套筒、滚轮安装座、右端的定位套筒、右端的轴承与锁紧螺母连接。

本实用新型的有益效果：能够可以避免机床震动、材料不均造成的滚压力的巨大波动，在一定程度上，也可以适当减轻滚压工具在加工过程中受到的冲击。

附图说明

图1是一种柔性平面滚压刀具的剖视图。

图2是图1的侧剖图。

图3是图1中滚轮的放大图。

图4是刀柄的主视图，其中左部剖面。

图5是图4的右视图。

图6是图4的俯视图。

图7是刀柄连接块的剖视图。

图8是图7的仰视图。

图9是滚轮安装座的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

参照图1～图9，一种柔性平面滚压刀具，包括刀柄1和刀头，所述刀柄1的上端设有与机床主轴连接的螺纹孔，所述刀头包括刀柄连接块3、滚轮组件和柔性导向组件，所述刀柄连接块3位于所述刀柄1的下方并与刀柄1固定连接；

所述滚轮组件包括滚轮安装座14、两个滚轮12和滚轮安装轴9，所述滚轮安装座14为T型，所述滚轮安装座14的下端左右横向设有所述滚轮安装轴9，两个滚轮12可转动地安装在所述滚轮安装轴9的左右两端并对称布置；

所述滚轮安装座14位于所述刀柄连接块3的下方并与所述刀柄连接块3之间设有间隙，所述滚轮安装座14通过上下移动组件可上下移动的安装在刀柄连接块3上；

所述柔性导向组件包括导向柱4、弹簧6和滚珠套7，所述滚轮安装座14的上端开有滚珠套安装槽，所述滚珠套7位于所述滚珠套安装槽内，所述导向柱4的上端与所述刀柄连接块3过盈配合，所述导向柱4的下端穿过弹簧6伸入到滚珠套内，所述弹簧6的上端顶触在刀柄连接块3上，所述弹簧6的下端顶触在滚轮安装座14上。

进一步，所述滚轮安装座14上设有通孔，所述上下移动组件包括等高套筒8和定位螺栓5，所述等高套筒8的上端顶触在所述刀柄连接块3上，所述滚轮安装座14的通孔可上下移动的安装在所述等高套筒8的下端上，所述定位螺栓5自下而上穿过等高套筒8固定在刀柄连接块3上，所述定位螺栓5的螺栓头顶在所述等高套筒8的下端面上。

再进一步，两个滚轮12分别通过轴承11可转动地安装在滚轮安装轴9的左右两端，所述轴承11与滚轮安装座14的下端之间还设有用于轴承11定位的定位套筒13，所述滚轮安装轴9的左端设有挡块，所述滚轮安装轴9的右端依次穿过左端的轴承、左端的定位套筒、滚轮安装座、右端的定位套筒、右端的轴承与锁紧螺母10连接。

如图1、图4、图5和图6，刀柄1成锥体形状，上端中心开有螺纹孔，能够被铣床等设备的主轴所装夹，刀柄连接块3的上部形状和刀柄1相契合。刀柄1的底部设有导向圆柱，保证刀柄1和刀柄连接块3的同轴度以及便于各螺纹孔定位；刀柄1的底部还有矩形块，用来传递力矩和转速；安装的时候只要把刀柄1和刀柄连接块3相应的凸台与台阶对齐合上就行了。刀柄1和刀柄连接块3通过正立的内六角螺栓2连接，刀柄连接块3上部开有4个螺纹孔用来和刀柄1连接，刀柄连接块3下端有四个圆孔，将四根导向柱4的上端插入四个圆孔，由于导向柱4和圆孔是过盈配合，所以需要一定的方法插入，将四个导向柱4的上端完全插入。

如图1和图2所示，刀柄连接块3下端有三个圆孔，将三根导向柱4的上端插入三个圆孔，由于导向柱4和圆孔是过盈配合，所以需要一定的方法插入，将三根导向柱4的上端完全插入。滚轮安装座14上对应于刀柄连接块3下端的三个孔也设有三个滚珠套安装槽，将三个滚珠套7插入三个滚珠套安装槽中，然后将三个导向柱4的下端相对应的插入滚珠套7中，然后将等高套筒8插入滚轮安装座14的通孔中，一直顶到刀柄连接块3底面上，然后将定位螺栓5即内六角螺栓从等高套筒8穿过与刀柄连接块3的螺纹孔连接，将螺栓头一直拧到等高套筒8上，使滚轮安装座14不会脱离刀具。因为定位螺栓7即内六角螺栓的存在使得滚轮安装座14在Z轴上有一个下限，在滚轮安装座14上表面和刀柄连接块3的下表面有一定的间隙，中间由三个弹簧6隔开，这样滚轮安装座14在Z轴的位移大小由滚压力和弹簧刚度共同决定。等高套筒的作用是保证滚轮安装座14只在一定的行程内移动，这样才能实现柔性滚压。滚珠套7的作用是当滚轮12接触工件表面时，会导致滚轮安装座14沿着导向柱4向上移动，滚珠套7可以使滚轮安装座14和导向柱4之间的摩擦力减小；因为滚压加工是精密加工，这就要求滚压刀具的制造精度高，垂直度好，滚珠套7能满足这两点。

如图3所示，滚轮安装座14的下部左右横向有一通孔，该通孔与滚轮安装轴9过盈配合。将特殊形状的滚轮12和轴承11过盈配合的套在一起，然后将轴承11穿入滚轮安装轴9，然后将定位套筒13穿入滚轮安装轴9，将轴承11固定；然后将滚轮安装轴9插入滚轮安装座14的横向通孔，使定位套筒13右边靠着滚轮安装座14，滚轮安装轴9会从通孔中穿出，然后将另一个定位套筒13穿入滚轮安装轴9中靠到滚轮安装座14上，然后依次穿入滚轮12、锁紧螺母10；两个定位套筒13要保证两个滚轮12的对称性。

本实用新型的工作过程为：刀柄1和铣床主轴连接，铣床主轴将转速传递到刀柄1上，刀柄1通过内六角螺栓2将转速传到刀柄连接块3上，刀柄连接块3通过导向柱4将转速传到滚轮安装座上，然后滚轮安装座通过滚轮安装轴9将转速传递到滚轮12上。

当滚轮12接触到被加工的工件表面时，会产生向上的力，然后滚轮12将力传到滚轮安装轴9上，滚轮安装轴9再传递到滚轮安装座上。由于刀柄连接块3与滚轮安装座14之间设有弹簧6，最后力传递到弹簧6上了；本质上滚压力是由铣床下压量所产生，但是工件表面并不是那么均匀，会有部分杂质很硬，当滚压到这部分杂质时因为较硬所以变形小，就较其他材料突出就会对刀具形成一个较大的冲击，而刀具上的弹簧6能够吸收这种冲击并且使滚轮12向上移动从而使滚轮不会受到破坏，这就是柔性滚压。