本發(fā)明涉及一種平面滾壓刀具，尤其是一種滾壓力恒定的平面滾壓刀具。

背景技術(shù)：

滾壓法是指在滾壓刀具的作用下，外力誘導(dǎo)金屬材料表面發(fā)生強(qiáng)塑性變形，通過(guò)近表層材料的塑性流動(dòng)激活晶體內(nèi)部的位錯(cuò)、層錯(cuò)等非平衡缺陷，通過(guò)位錯(cuò)增殖、孿生、滑移等晶體學(xué)運(yùn)動(dòng)將小角大晶界逐漸切割為大角小晶界，實(shí)現(xiàn)表面大晶粒被分割細(xì)化為超細(xì)晶或納米晶。滾壓加工是無(wú)切屑加工的一種，它不僅可以達(dá)到很高的光潔度，而且可提高被加工零件的機(jī)械性能——表面硬度、材料的疲勞性能、材料的耐腐蝕性能等。滾壓法的實(shí)質(zhì)是利用高硬度的無(wú)刃工具——滾珠或滾輪，使其對(duì)被加工表面造成局部高壓。由于工具沿被加工表面滾動(dòng)，形成了表面材料的彈性-塑性變形，使前一工序留于表面的微觀凸峰被碾平，并且使材料的表層晶粒變小，最終變成納米晶。

滾壓刀具通過(guò)刀柄與銑床等機(jī)床的主軸連接，帶動(dòng)刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)刀頭上的滾輪在工件表面滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滾壓加工。滾壓刀具一般分為剛性和彈性兩種。對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的滾壓刀具，只適合于滾壓粗大的零件，傳統(tǒng)的滾壓器是無(wú)彈性的，加工是剛性的，易使工件表面產(chǎn)生“麻點(diǎn)”、“起皮”等缺陷。剛性滾壓時(shí)，工藝系統(tǒng)剛性差將造成滾壓力的波動(dòng)，使表面質(zhì)量不均勻。當(dāng)滾輪的滾壓力和滾壓件的材料很均勻時(shí)，才能獲得良好的滾壓效果。在表面質(zhì)量要求高的滾壓加工時(shí)，目前常見(jiàn)的滾壓刀具在加工的過(guò)程中由于機(jī)械振動(dòng)或者機(jī)械本身的設(shè)計(jì)并不能保證刀具與工件之間的滾壓力為一個(gè)恒定的值，這樣滾壓效果相比較恒力下的滾壓加工，加工效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有滾壓刀具存在滾壓力不恒定的不足，本發(fā)明提供一種給予恒定滾壓力、滾壓效果較好的滾壓力恒定的平面滾壓刀具。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種滾壓力恒定的平面滾壓刀具，包括刀柄和刀頭，所述刀柄上設(shè)有與機(jī)床主軸配合的軸孔，所述刀頭包括刀柄連接塊、用于檢測(cè)工件表面滾壓力的力傳感器、氣壓壓板、恒力氣缸、刀柄連接架和滾輪組件，所述刀柄連接塊位于刀柄的下方并與刀柄固定連接，所述刀柄連接架位于所述刀柄連接塊的下方并與刀柄連接塊固定連接，所述刀柄連接架為中空結(jié)構(gòu)，所述刀柄連接架的上端內(nèi)設(shè)有底座，所述底座位于刀柄連接塊的下方并與刀柄連接塊固定連接；

所述恒力氣缸位于刀柄連接架內(nèi)并布置在底座的下方，所述恒力氣缸包括缸筒、儲(chǔ)氣套和活塞，所述缸筒位于所述儲(chǔ)氣套內(nèi)，所述儲(chǔ)氣套的上部設(shè)有進(jìn)氣腔，所述儲(chǔ)氣套的下部設(shè)有出氣腔，所述缸筒的上部設(shè)有與所述進(jìn)氣腔連通的缸筒進(jìn)氣口，所述缸筒的下部設(shè)有與所述出氣腔連通的缸筒出氣口，所述刀柄連接架的外壁上部設(shè)有與進(jìn)氣裝置連接的進(jìn)氣組件，所述刀柄連接架的外壁下部設(shè)有出氣組件，所述刀柄連接架的上部設(shè)有連接架進(jìn)氣口，所述刀柄連接架的下部設(shè)有連接架出氣口，所述儲(chǔ)氣套的上部設(shè)有儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口，所述儲(chǔ)氣套的下部設(shè)有儲(chǔ)氣套出氣口，所述進(jìn)氣組件與所述連接架進(jìn)氣口連通，所述連接架進(jìn)氣口與所述儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口連通，所述儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口與所述進(jìn)氣腔連通，所述出氣腔與所述儲(chǔ)氣套出氣口連通，所述儲(chǔ)氣套出氣口與所述連接架出氣口連通，所述連接架出氣口通過(guò)所述出氣組件與外界大氣連通；

所述刀柄連接架的下部?jī)?nèi)設(shè)有端蓋，所述端蓋位于所述儲(chǔ)氣套的下方，所述活塞自下而上穿過(guò)端蓋位于所述缸筒內(nèi)，所述力傳感器位于缸筒內(nèi)并安裝在所述底座的底面上，所述氣壓壓板的頂面安裝在力傳感器的底面上；所述活塞位于所述氣壓壓板的下方并與氣壓壓板之間設(shè)有間隙；所述活塞與缸筒之間設(shè)有密封圈；

所述滾輪組件包括滾輪安裝座、兩個(gè)滾輪和滾輪安裝軸，所述滾輪安裝座為T型，所述滾輪安裝座的下端的左右兩側(cè)分別設(shè)有所述滾輪安裝軸，兩個(gè)滾輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述滾輪安裝軸上并對(duì)稱布置；所述滾輪安裝座的外壁與所述刀柄連接架的下端內(nèi)壁貼合并與活塞的下端連接；所述滾輪安裝座與活塞一體成型；

所述底座和刀柄上分別開(kāi)有出氣孔，所述底座的出氣孔分別與缸筒的內(nèi)腔、刀柄的出氣孔連通；

所述活塞的上端中心開(kāi)有活塞進(jìn)氣孔，活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，第一徑向節(jié)流孔與活塞進(jìn)氣孔連通，第一徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞；第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向設(shè)有兩組；

所述活塞上開(kāi)有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包括活塞外圓柱面上沿圓周方向的凹槽、凹槽內(nèi)均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的軸向盲孔，所述軸向盲孔通向缸筒的內(nèi)腔，凹槽位于第一徑向節(jié)流孔的側(cè)面且靠近活塞的上端；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、活塞進(jìn)氣孔間相互隔離；

所述力傳感器與機(jī)床控制裝置連接，所述控制裝置與進(jìn)氣裝置連接。

進(jìn)一步，兩個(gè)滾輪分別通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滾輪安裝軸上，所述軸承與滾輪安裝座的下端之間還設(shè)有用于軸承定位的定位套筒，所述滾輪安裝軸的端部分別通過(guò)鎖緊螺母鎖緊。

再進(jìn)一步，所述進(jìn)氣組件包括進(jìn)氣口固定件、進(jìn)氣口導(dǎo)管和進(jìn)氣口比例閥，所述進(jìn)氣口固定件可轉(zhuǎn)動(dòng)的套裝在刀柄連接架的外壁上，所述進(jìn)氣口固定件與刀柄連接架之間還設(shè)有進(jìn)氣口密封橡膠圈，所述進(jìn)氣口導(dǎo)管通過(guò)進(jìn)氣口比例閥與所述進(jìn)氣口固定件的進(jìn)氣腔連通，所述進(jìn)氣口固定件的進(jìn)氣腔與連接架進(jìn)氣口連通；

所述出氣組件包括出氣口固定件、出氣口導(dǎo)管和出氣口比例閥，所述出氣口固定件可轉(zhuǎn)動(dòng)的套裝在刀柄連接架的外壁上，所述出氣口固定件與刀柄連接架之間還設(shè)有出氣口密封橡膠圈，所述連接架出氣口與出氣口固定件的出氣腔連通，所述出氣口固定件的出氣腔與出氣口導(dǎo)管連通，所述出氣口導(dǎo)管通過(guò)出氣口比例閥與外界大氣連通。

本發(fā)明的有益效果：通過(guò)在刀具上加裝一個(gè)恒力氣缸，保證滾壓力處在一個(gè)恒定的值，大大改善了滾壓的效果；此外，恒力氣缸在滾壓過(guò)程中能起到緩沖的作用，能夠使?jié)L輪保持相同的滾壓力，工件表面變形量一致，故可獲得均勻光整的滾壓表面。

附圖說(shuō)明

圖1是一種滾壓力恒定的平面滾壓刀具的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，一種滾壓力恒定的平面滾壓刀具，包括刀柄1和刀頭，所述刀柄1上設(shè)有與機(jī)床主軸配合的軸孔，所述刀頭包括刀柄連接塊2、用于檢測(cè)工件表面滾壓力的力傳感器5、氣壓壓板6、恒力氣缸、刀柄連接架4和滾輪組件，所述刀柄連接塊2位于刀柄1的下方并與刀柄1固定連接，所述刀柄連接架4位于所述刀柄連接塊2的下方并與刀柄連接塊2固定連接，所述刀柄連接架4為中空結(jié)構(gòu)，所述刀柄連接架4的上端內(nèi)設(shè)有底座3，所述底座3位于刀柄連接塊2的下方并與刀柄連接塊2固定連接；

所述恒力氣缸位于刀柄連接架4內(nèi)并布置在底座3的下方，所述恒力氣缸包括缸筒7、儲(chǔ)氣套8和活塞9，所述缸筒7位于所述儲(chǔ)氣套8內(nèi)，所述儲(chǔ)氣套8的上部設(shè)有進(jìn)氣腔，所述儲(chǔ)氣套8的下部設(shè)有出氣腔，所述缸筒7的上部設(shè)有與所述進(jìn)氣腔連通的缸筒進(jìn)氣口，所述缸筒7的下部設(shè)有與所述出氣腔連通的缸筒出氣口，所述刀柄連接架4的外壁上部設(shè)有與進(jìn)氣裝置連接的進(jìn)氣組件，所述刀柄連接架4的外壁下部設(shè)有出氣組件，所述刀柄連接架4的上部設(shè)有連接架進(jìn)氣口，所述刀柄連接架4的下部設(shè)有連接架出氣口，所述儲(chǔ)氣套8的上部設(shè)有儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口，所述儲(chǔ)氣套8的下部設(shè)有儲(chǔ)氣套出氣口，所述進(jìn)氣組件與所述連接架進(jìn)氣口連通，所述連接架進(jìn)氣口與所述儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口連通，所述儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口與所述進(jìn)氣腔連通，所述出氣腔與所述儲(chǔ)氣套出氣口連通，所述儲(chǔ)氣套出氣口與所述連接架出氣口連通，所述連接架出氣口通過(guò)所述出氣組件與外界大氣連通；

所述刀柄連接架4的下部?jī)?nèi)設(shè)有端蓋11，所述端蓋11位于所述儲(chǔ)氣套8的下方，所述活塞9自下而上穿過(guò)端蓋11位于所述缸筒7內(nèi)，所述力傳感器5位于缸筒7內(nèi)并安裝在所述底座3的底面上，所述氣壓壓板6的頂面安裝在力傳感器5的底面上；所述活塞9位于所述氣壓壓板6下方并與氣壓壓板6之間設(shè)有間隙；所述活塞9與缸筒7間設(shè)有密封圈10；

所述滾輪組件包括滾輪安裝座、兩個(gè)滾輪12和滾輪安裝軸，所述滾輪安裝座為T型，所述滾輪安裝座的下端的左右兩側(cè)分別設(shè)有所述滾輪安裝軸，兩個(gè)滾輪12可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述滾輪安裝軸上并對(duì)稱布置；所述滾輪安裝座的外壁與所述刀柄連接架4的下端內(nèi)壁貼合并與活塞9的下端連接；所述滾輪安裝座與活塞9一體成型；

所述底座3和刀柄1上分別開(kāi)有出氣孔，所述底座3的出氣孔分別與缸筒7的內(nèi)腔、刀柄1的出氣孔連通；

所述活塞9的上端中心開(kāi)有活塞進(jìn)氣孔，活塞9上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，第一徑向節(jié)流孔與活塞進(jìn)氣孔連通，第一徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞；第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向設(shè)有兩組；

所述活塞9上開(kāi)有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包括活塞外圓柱面上沿圓周方向的凹槽、凹槽內(nèi)均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的軸向盲孔，所述軸向盲孔通向缸筒的內(nèi)腔，凹槽位于第一徑向節(jié)流孔的側(cè)面且靠近活塞的上端；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、活塞進(jìn)氣孔間相互隔離；

所述力傳感器5與機(jī)床控制裝置連接，所述控制裝置與進(jìn)氣裝置連接。

進(jìn)一步，兩個(gè)滾輪12分別通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滾輪安裝軸上，所述軸承與滾輪安裝座的下端之間還設(shè)有用于軸承定位的定位套筒14，所述滾輪安裝軸的端部分別通過(guò)鎖緊螺母13鎖緊。

再進(jìn)一步，所述進(jìn)氣組件包括進(jìn)氣口固定件20、進(jìn)氣口導(dǎo)管21和進(jìn)氣口比例閥22，所述進(jìn)氣口固定件20可轉(zhuǎn)動(dòng)的套裝在刀柄連接架4的外壁上，所述進(jìn)氣口固定件20與刀柄連接架4之間還設(shè)有進(jìn)氣口密封橡膠圈19，所述進(jìn)氣口導(dǎo)管21通過(guò)進(jìn)氣口比例閥22與所述進(jìn)氣口固定件20的進(jìn)氣腔連通，所述進(jìn)氣口固定件20的進(jìn)氣腔與連接架進(jìn)氣口連通；

所述出氣組件包括出氣口固定件16、出氣口導(dǎo)管17和出氣口比例閥18，所述出氣口固定件16可轉(zhuǎn)動(dòng)的套裝在刀柄連接架4的外壁上，所述出氣口固定件16與刀柄連接架4之間還設(shè)有出氣口密封橡膠圈15，所述連接架出氣口與出氣口固定件16的出氣腔連通，所述出氣口固定件16的出氣腔與出氣口導(dǎo)管7連通，所述出氣口導(dǎo)管7通過(guò)出氣口比例閥18與外界大氣連通。

本實(shí)施例中，刀柄1成錐體形狀，上端中心開(kāi)有螺紋軸孔，能夠被銑床等設(shè)備的主軸所裝夾；刀柄連接塊2的上部形狀和刀柄1相契合，刀柄1的底部設(shè)有導(dǎo)向圓柱，保證刀柄1和刀柄連接塊2的同軸度以及便于各螺紋孔定位；刀柄1和刀柄連接塊2通過(guò)正立的內(nèi)六角螺釘連接，刀柄連接塊2上部開(kāi)有四個(gè)螺紋孔用來(lái)和刀柄1連接，安裝的時(shí)候只要把刀柄1和刀柄連接塊2相應(yīng)的凸臺(tái)與臺(tái)階對(duì)齊合上就行了。

所述活塞套裝在缸筒7內(nèi)且與缸筒7內(nèi)壁間存在極小間隙，活塞9穿過(guò)端蓋，且和端蓋11間形成極小間隙；所述氣壓壓板6套裝在缸筒7內(nèi)且與缸筒7內(nèi)壁間存在極小間隙；所述儲(chǔ)氣套8與缸筒7間采用O型圈密封。

所述滾輪安裝座的下端的左右兩側(cè)分別伸出兩個(gè)滾輪安裝軸，滾輪安裝軸在靠近滾輪安裝座的一端設(shè)有凸臺(tái)，先將定位套筒14穿入滾輪安裝軸，靠著凸臺(tái)，再穿入滾輪12，滾輪安裝軸的最外邊的端部有螺紋將鎖緊螺母13擰入使?jié)L輪12固定；兩個(gè)定位套筒的作用主要是保證兩個(gè)滾輪對(duì)于中心線的對(duì)稱度，并且使?jié)L輪12固定，滾輪12的形狀是特殊設(shè)計(jì)的是為了保證刀具在X-Y平面運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)損傷材料表面；由于活塞與滾輪安裝座一體成型，因此活塞9、滾輪12和定位套筒14作為一體式零件，保證他們能夠同時(shí)旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：

當(dāng)滾輪12下壓工件表面時(shí)，被加工的工件表面給滾輪12一個(gè)向上的力，與滾輪安裝座一體成型的活塞9便會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，活塞9便推著缸筒7內(nèi)腔內(nèi)的氣體向上運(yùn)動(dòng)，氣體便會(huì)對(duì)氣壓壓板6產(chǎn)生向上的推力，氣壓壓板6與力傳感器5連接，因此力傳感器5也會(huì)受力并檢測(cè)力的大??；然后力傳感器5通過(guò)信號(hào)連接線將滾壓力信號(hào)輸出到機(jī)床控制裝置的顯示儀表上，這樣刀頭滾壓工件表面的滾壓力值都顯示在了顯示儀表上，每個(gè)滾壓力值下，工件表面的加工效果不同，通過(guò)機(jī)床控制裝置調(diào)節(jié)刀柄連接架4的進(jìn)氣裝置的進(jìn)氣大小，進(jìn)氣裝置的氣體通過(guò)進(jìn)氣組件進(jìn)入刀柄連接架4的連接架進(jìn)氣口，連接架進(jìn)氣口通過(guò)儲(chǔ)氣套進(jìn)氣口進(jìn)入進(jìn)氣腔，然后從進(jìn)氣腔通過(guò)缸筒進(jìn)氣口進(jìn)入缸筒7的內(nèi)腔，結(jié)合活塞上相應(yīng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后推動(dòng)活塞9向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而滾輪組件也向下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)恒定滾壓力的滾壓。