一种用于内孔的滚压头及滚压方法与流程

本发明涉及一种滚压头及滚压方法，尤其是适用于机械设备内孔表面的光整加工。

背景技术：

机械设备的多种零件均涉及到内孔的表面加工问题，有时有较高的表面光洁度的要求。对于内孔的光整加工，施工难度很大。通常采用磨削加工降低零件表面粗糙度。磨削加工工作量大，费时费力。实际生产中，磨削加工产生大量的磨削热传给工件，使得工件产生温升，工件冷却引起收缩，尺寸精度难以保证。滚压加工属于无屑塑性加工，无发热现象，加工尺寸容易控制。滚压加工使零件表面产生残余压应力和冷作硬化，可提高零件疲劳强度和耐磨性，并且加工速度快，效率高，这是磨削加工无法达到的优点。目前生产中广泛使用的内孔滚压头主要有弹簧式滚压头、硬质合金弹性双轮内孔滚压头、三滚子内孔滚压头等，但是由于其构造复杂、单一性强，在实际生产中存在很大的局限性。本发明采用的滚压头结构简单，通用性强，只需改变滚轮架的长度就可以实现不同直径内孔的滚压。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的构造复杂、单一性强，在实际生产中存在很大的局限性的不足，本发明提出了一种用于内孔的滚压头及滚压方法。

本发明提出的用于内孔的滚压头，包括轴、滚轮架、压盖、轴承、滚轮和压环。其中：轴固定在滚轮架的上端。轴承位于所述滚轮架的两个支板之间并套装在所述轴中部的台阶处的表面。滚轮套装在所述轴承的外圆周表面。压盖的上端固定在所述滚轮的一个端面的凹槽上，并使该压盖一端端面的凸台与轴承外圈的端面贴合，从而实现对轴承的限位。压环位于轴承的另一侧，并套装在所述轴上；该压环一端的端面与所述轴承的端面贴合，另一端与该侧滚轮架支板的内表面贴合，以限定该轴承在轴上的轴向位移。

所述轴的外径比轴承的内径大2～3mm。轴的最小外径与轴承的内径相同。

所述滚轮架的一端为圆柱状，该圆柱上端两侧分别有支板，使该滚轮架的上端呈“U”形结构；两侧支板内表面的间距大于滚轮的轴向长度。在所述一对支板上分别有同心的轴安装孔。

所述一对支板上的轴安装孔的内径均比所配合处的轴的外径大1mm。

所述滚轮为直径厚度20mm的圆环状。该滚轮外圆周表面为R20mm的球面。该滚轮内孔的孔径与所述轴承的外径相同。在该滚轮内孔一端的内表面有4～6mm径向凸出的凸台，该凸台形成了所述轴承的限位；所述内孔另一端的滚轮端面上有凹槽，该凹槽处的内径与压盖的最大外径相同，用于嵌装所述的压盖。

所述压盖为圆环状。该压盖的一个端面有轴向的凸台。该凸台的外径与所述轴承的外径相同。所述压盖的内径与轴承外圈的内径相同。所述压环的内径与所述轴的最小外径相同，并使二者之间过盈配合；该压环的外径与所述轴承内圈的外径相同。所述压环的轴向长度为所述轴承一侧端面与该侧的支板内表面之间的距离相同。

本发明提出的利用所述滚压头进行滚压的具体过程是：

步骤1：对轴承箱内孔进行精镗。

步骤2：确定滚压参数。确定主轴的转速定为9r/min，镗床工作台进给速度定为4mm/min，滚压进给量定为0.25mm。

步骤3：将所述轴承箱固定在落地镗床的工作台上，将所述滚压头夹装在该落地镗床主轴刀杆上。

步骤4：将滚压头伸入轴承箱内孔。启动该镗床，镗床主轴刀杆带动所述滚压头以确定的参数对轴承箱内表面进行滚压加工。滚压完成后，得到经过滚压加工的轴承箱内孔。

加工时，滚压头以9r/min的速度在轴承箱内孔表面做周向旋转运动，镗床工作台按4mm/min的速度做纵向直线运动，所述滚压头在轴承箱内孔表面并以螺旋线方式前进，对内孔表面进行滚压。

本发明利用镗床通过滚压头对大直径内孔表面的光整加工，以提高内孔表面的光洁度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用镗床通过滚压头对内孔表面施加一定压力进行滚压，使金属表面产生塑性变形，从而降低表面粗糙度，提高零件的表面的光洁度，实现零件表面的光整加工。

本发明改变了以往采取磨削加工劳动强度大、生产效率低的现状，加工效率显著提高，对轴承箱内孔的加工有原来的2～3天提高到2h，有效的缩短了产品的生产周期、降低了劳动强度，有着十分显著的经济效益。并且具有本发明结构简单，使用方便的特点。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是轴的结构示意图。

图4是滚轮架的结构示意图，其中4a是主视图，4b是侧视图。

图5是压盖的结构示意图，其中5a是主视图，5b是侧视图。

图6是滚轮的结构示意图，其中6a是主视图，6b是侧视图。

图7是滚压头工作示意图。图中：

1.轴；2.滚轮架；3.压盖；4.轴承；5.滚轮；6.压环；7.螺母；8.沉头螺钉；9.轴承箱；10.落地镗床主轴刀杆。

具体实施方式

实施例一

本实施例是一种与落地镗床配合使用，用于加工内孔的滚压头，包括轴1、滚轮架2、压盖3、轴承4、滚轮5、压环6、螺母7和沉头螺钉8。其中：轴1安装在滚轮架2的上端并通过螺母7固紧。轴承4位于所述滚轮架的两个支板之间并套装在所述轴中部的台阶处的表面。滚轮5套装在所述轴承的外圆周表面。压盖3的上端固定在所述滚轮的一个端面上，并通过该压盖的下端固定轴承。压环6位于轴承4的另一侧，并套装在所述轴上；该压环一端的端面与所述轴承的端面贴合，另一端与该侧滚轮架支板的内表面贴合，以限定该轴承在轴1上的轴向位移。

所述轴1为阶梯状，轴1中部的外径比轴承4的内径大2～3mm，起固定轴承左侧的作用。轴1最小外径与轴承内径相同。所述轴1材料为45#钢，硬度调质处理至HRC28～33。

所述滚轮架2的一端为圆柱状，该圆柱上端两侧分别有支板，使该滚轮架的上端呈“U”形结构；两侧支板内表面的间距大于滚轮5的轴向长度。在所述一对支板上分别有同心的通孔，用于安装轴1。支板上的通孔其中一孔比轴1中部外径大1mm，另一孔比轴1最小外径大1mm。所述滚轮架2的材料为45#钢，硬度调质处理至HRC28～33。

所述轴承4选用深沟球轴承6004。

所述滚轮5为直径厚度20mm的圆环状，采用T10A钢制成，硬度调质处理至HRC58～65。该滚轮外圆周表面为R20mm的球面。该滚轮内孔的孔径与所述轴承的外径相同。在该滚轮内孔一端的内表面有4～6mm径向凸出的凸台，该凸台形成了所述轴承的限位；所述内孔另一端的滚轮端面上有凹槽，该凹槽处的内径与压盖3的最大外径相同，用于嵌装所述的压盖。当压盖3嵌装入该凹槽内后，将该压盖的外缘通过沉头螺钉8固定在所述凹槽的槽底面上，并使该压盖内孔一端凸台的端面与轴承外圈的端面贴合，从而实现对轴承的限位。

所述压盖3为圆环状。该压盖的一个端面有轴向的凸台。该凸台的外径与所述轴承的外径相同。所述压盖的内径与轴承外圈的内径相同。

所述压环6为套筒状。该压环的内径与所述轴的最小外径相同，并使二者之间过盈配合；该压环的外径与所述轴承内圈的外径相同。所述压环的轴向长度为所述轴承一侧端面与该侧的支板内表面之间的距离相同。

实施例二

本实施例是一种利用所述滚压头对内孔进行滚压加工的方法。所述的内孔为轴承箱内孔。所述轴承箱9材料为ZG350-450，内孔直径为用所述滚压头对该轴承箱的内孔进行滚压加工。

本实施例的具体过程是：

步骤1：采用常规加工方法对轴承箱内孔进行精镗。

步骤2：确定ZG350-450铸钢的滚压用量。通过试加工，得到转轴转速、工作台的进给速度和滚压进给量。具体是，取与轴承箱表面粗糙度相同的ZG350-450圆筒，用所述的滚压头进行滚压，测得当镗床主轴的转速为8～10r/min、镗床工作台按4mm/min的速度进给、滚压进给量为0.2～0.3mm时，所述圆筒表面光洁度提高效果显著，当滚压进给量增至0.4mm以后，表面光洁度提高效果基本达到稳定，故将主轴的转速定为9r/min，镗床工作台进给速度定为4mm/min，滚压进给量定为0.25mm。

步骤3：将所述轴承箱9固定在T615K型落地镗床的工作台上，将所述滚压头夹装在该落地镗床主轴刀杆10上。

步骤4：按步骤2中得出的滚压参数设置T615K型落地镗床。将滚压头伸入轴承箱内孔。启动该镗床，镗床主轴刀杆带动所述滚压头以9r/min的速度在轴承箱9内孔表面做周向旋转运动，镗床工作台按4mm/min的速度做纵向直线运动，所述滚压头在轴承箱9内孔表面并以螺旋线方式前进，对内孔表面进行滚压。滚压完成后，得到经过滚压加工的轴承箱内孔。

本实施例操作简单，通用性强，解决了内孔光整加工的难题。