本實(shí)用新型屬于金屬表面強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軸類零件的表面強(qiáng)化技術(shù)，具體涉及一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置。

背景技術(shù)：

大多數(shù)軸類和桿類零件在使用的過程中，由于在零件表面出現(xiàn)了應(yīng)力集中、點(diǎn)蝕、微動(dòng)磨損等破壞現(xiàn)象，往往導(dǎo)致零件產(chǎn)生疲勞和嚴(yán)重的磨損。因此，如何提高金屬材料的耐磨損和抗疲勞性能，這對(duì)于提高金屬零部件的使用精度和壽命具有非常重要的意義，從而能保障機(jī)械設(shè)備以更加安全可靠的性能運(yùn)行。

為了達(dá)到上述要求，必需對(duì)軸類和桿類的表面進(jìn)行改性處理。表面滾壓強(qiáng)化加工作為一種表面改性處理方法，能提高滾壓表面的顯微硬度、降低表面粗糙度以及在滾壓表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，但是，僅僅對(duì)軸類和桿類零件采用簡單的表面滾壓加工，難以獲得材料表面較好的強(qiáng)化層性能和結(jié)構(gòu)均勻度，不能徹底有效解決零件的耐磨性能和抗疲勞性能的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有軸類和桿類中存在的表面改性處理問題，本實(shí)用新型的目的是：提供一種操作簡單，適用性較強(qiáng)的高頻脈沖放電輔助表面滾壓強(qiáng)化裝置，通過表面滾壓和高頻脈沖放電的結(jié)合，得到性能較好和結(jié)構(gòu)均勻的強(qiáng)化層。

本實(shí)用新型公開了一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝 置，采用的技術(shù)方案是，它由滾壓機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)和脈沖放電機(jī)構(gòu)組成，所述滾壓機(jī)構(gòu)包括一個(gè)裝有滾壓桿的套筒，滾壓桿的端頭裝有滾壓輪；所述測力機(jī)構(gòu)的壓力傳感器、支撐板、彈簧，依次裝于套筒內(nèi)滾壓桿的后端，并用端蓋固定，測力機(jī)構(gòu)的壓力顯示儀通過數(shù)據(jù)線與壓力傳感器連接；所述的脈沖放電機(jī)構(gòu)為一個(gè)接有工作電極的高頻脈沖電源；于滾壓輪的一側(cè)設(shè)有冷卻噴嘴。

本實(shí)用新型所述的高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置,其特征還在于，

所述的滾壓輪采用鎢合金材料制造，硬度為HRC68～72，與被加工工件之間為線接觸。

所述滾壓桿兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向槽，所述套筒兩側(cè)裝有與導(dǎo)向槽對(duì)應(yīng)配合的導(dǎo)向銷。

本實(shí)用新型高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置與現(xiàn)有的滾壓裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型具有較強(qiáng)的通用性，該高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化裝置能夠滾壓強(qiáng)化具有不同強(qiáng)度的材料，且應(yīng)用的載荷范圍比較大；裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸和維護(hù)。

(2)本實(shí)用新型可以精確控制滾壓載荷的大小，通過壓力傳感器可以實(shí)時(shí)顯示施加到工件上的載荷大小，而且壓力傳感器下端裝有彈簧，可以緩沖吸震，從而避免了在加載過程中傳感器與刀桿之間的剛性碰撞。

(3)本實(shí)用新型輸出的脈沖電流頻率較高，使材料表面性能密集且形成均勻的改性區(qū)域。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型高頻脈沖放電輔助表面滾壓強(qiáng)化加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為沒有利用高壓脈沖放電輔助的滾壓試樣截面SEM圖；

圖3為利用本實(shí)用新型進(jìn)行高壓脈沖放電輔助的滾壓試樣截面SEM圖。

圖中，1.滾壓機(jī)構(gòu)，2.測力機(jī)構(gòu)，3.脈沖放電機(jī)構(gòu)，4.滾壓桿，5.套筒，6.滾壓輪，7.壓力傳感器，8.支撐板，9.彈簧，10.端蓋，11.壓力顯示儀，12.工作電極，13.冷卻噴嘴，14.導(dǎo)向槽，15.導(dǎo)向銷釘，16.工件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置，如圖1所示，它由滾壓機(jī)構(gòu)1、測力機(jī)構(gòu)2和脈沖放電機(jī)構(gòu)3組成，所述滾壓機(jī)構(gòu)1包括一個(gè)裝有滾壓桿4的套筒5，滾壓桿4的端頭裝有滾壓輪6；測力機(jī)構(gòu)2的壓力傳感器7、支撐板8、彈簧9，依次裝于套筒5內(nèi)滾壓桿4的后端，并用端蓋10固定，測力機(jī)構(gòu)2的壓力顯示儀11通過數(shù)據(jù)線與壓力傳感器7連接；所述的脈沖放電機(jī)構(gòu)3為一個(gè)接有工作電極12的高頻脈沖電源；于滾壓輪6的一側(cè)設(shè)有冷卻噴嘴13。

本實(shí)用新型的滾壓輪6采用鎢合金材料制造，硬度為HRC68～72，與被加工工件之間為線接觸；滾壓桿4兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向槽14，套筒5兩側(cè)裝有與導(dǎo)向槽14對(duì)應(yīng)配合的導(dǎo)向銷釘15。

本實(shí)用新型使用過程中采用的工藝參數(shù)為：表面滾壓靜載荷范圍為600N～900N；滾輪的進(jìn)給速度為0.05～0.10mm/rev；工件的轉(zhuǎn)速為50～360rpm；脈沖電源的頻率為30～50kHz；輸出的脈沖電流范圍為30～50A。

實(shí)施例

以Ti-6Al-4V圓棒為加工對(duì)象,利用高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工裝置對(duì)Ti-6Al-4V圓棒進(jìn)行表面滾壓強(qiáng)化加工。

先將本實(shí)用新型表面滾壓強(qiáng)化加工裝置的滾壓機(jī)構(gòu)1安裝到機(jī)床的刀架上，并與工件16對(duì)中。再將高頻脈沖放電機(jī)構(gòu)3的兩極分別連接到工件16和工作電極12上，打開滾壓輪6的一側(cè)的冷卻噴嘴13，開通工作介質(zhì)。

然后調(diào)節(jié)工藝的參數(shù)：工件的轉(zhuǎn)速為240rpm，滾輪的進(jìn)給速度為0.08mm/rev。觀察壓力顯示儀11，對(duì)滾壓工件16施加750N的載荷。當(dāng)滾壓輪6對(duì)Ti-6Al-4V圓棒的滾壓過程進(jìn)入穩(wěn)定后，打開脈沖放電機(jī)構(gòu)3的高頻脈沖電源的開關(guān)，調(diào)節(jié)高頻脈沖電源：輸出頻率為40KHz，輸出的脈沖電流為40A，之后即可進(jìn)行高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工。

圖2為沒有利用高壓脈沖放電輔助的滾壓試樣截面電子掃描顯像圖，圖3為利用了本實(shí)用新型高壓脈沖放電輔助的滾壓試樣截面電子掃描顯像圖；通過對(duì)Ti-6Al-4V圓棒是否采用高頻脈沖放電輔助的表面滾壓強(qiáng)化加工后的表面性能和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比，由圖3發(fā)現(xiàn)，采用高頻脈沖放電輔助滾壓強(qiáng)化加工后的零件表面改性層具有較高的硬度和殘余應(yīng)力，且零件的表面粗糙度明顯降低，同時(shí)改性了零件表面改性層的微觀結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)了改善零件的耐磨性和疲勞性能的目的。

上述實(shí)施方式只是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)例，不是用來限制實(shí)用新型的實(shí)施與權(quán)利范圍，凡依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)專利保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。