[发明专利]一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置及方法。

背景技术

金属材料表面的微观结构对于零件的工作性质具有重要的影响。微观结构所在基体结构主要有平面立体和曲面立体等。对于平面上的微观结构的加工相对较为成熟，而对于回转体上的微观结构的加工相对比较困难。微观结构如槽的成形方法主要有机加工、材料成形等工艺。对于轴上规则分布的微观结构如液体轴承（需要在轴的表面形成5～20微米深的槽）的成型主要依赖于微细机加工等方法。但是，精细微加工方法成形周期长，加工成本高。对于大批量工件加工，材料成型方法具有成形效率高，但是成形的精度较低的特点。针对不同的成形形状，材料成形工艺主要有旋压、劈切、压印等方法。一般而言，材料成形工艺是一种材料坯料的成形方法，属于粗加工的范畴。压印是一种典型的金属材料成形工艺，在材料成形中具有重要的地位。但是，压印工艺在轴的微型槽的加工方面的应用却鲜有相关报道。

发明内容

本发明一个目的是针对现有技术的不足，提出了一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置，包括两个结构相同的轧辊装置；所述的轧辊装置包括轧辊轴和环形轧辊，环形轧辊套置在轧辊轴上，并与轧辊轴固定连接，环形轧辊的两端分别设置有滚子轴承，滚子轴承通过轴承座固定在机架上，机架与电机驱动的机械手连接，电机通过机械手控制机架沿工件轴推进方向直线往复移动；轧辊轴穿过滚子轴承设置，轧辊轴的一端设置有压盖，另一端固定设置有电机驱动的机械手上的一个齿轮，两个轧辊轴通过机械手的齿轮组实现轧辊轴相对转动，进而带动两个环形轧辊相对转动；两个轧辊装置的环形轧辊上下对称设置，且位于同一平面。

所述的环形轧辊为圆柱形，环形轧辊的外侧壁上沿圆周开有凹槽，所述的凹槽的截面为半圆形，凹槽内的圆弧面上设置有多个凸起；两个轧辊装置的环形轧辊的凹槽相对，形成圆孔；

圆环的凹槽从起始工作部位展开成水平直线的凹槽，且将凹槽的圆弧面展开成平面后，多个凸起在该平面上成矩阵排列，横向相邻的凸起间的距离相同，纵向相邻的凸起间的距离相同；所述的所有凸起的横截面尺寸相同，位于凸起矩阵同一纵向序列的凸起高度相同；位于横向序列的凸起分为成形段和整形段，所述的成形段从第一个凸起开始，成形段的凸起高度逐个递增，成形段凸起上底面的中心连线与水平线成α角为2°～5°，整形段从成形段最高凸起的下一个凸起开始，整形段的所有凸起高度与成形段最高凸起的高度相同；成形段的长度为成形段和整形段总长度的70～80﹪；相邻横向序列凸起的距离与工件轴的相邻微型槽距离相同。

本发明的另一个目的是提供了利用该轴上微型槽的步进滚动辊压压印成形装置进行压印形成槽的方法。

电机驱动提供动力，电机的正反转驱动机械手拉动机架，使机架进行直线往复进给运动，同时电机驱动机械手的齿轮组带动轧辊轴旋转，进而带动环形轧辊旋转，实现环形轧辊在工件轴轴向直线往复运动和环形轧辊自身旋转。

步骤(1).工件轴上的微型槽压印成形过程。

固定装置固定工件轴，使工件轴的一端置于环形轧辊的起始工作部位，第一次压印时，在固定装置的作用下推进工件轴沿轴向间歇进给一个进给距离，同时电机正转使上方环形轧辊正转、下方环形轧辊反转，且两个环形轧辊在电机和机架的作用下沿工件轴的推进轴向方向平移，工件轴高度最低的凸起在工件轴上压印第一微型槽的雏形，然后电机反转使上方环形轧辊反转、下方的环形轧辊正转，两个环形轧辊在电机和机架的作用下沿工件轴的轴向推进反向平移，两个环形轧辊退回至起始工作部位；第二次压印时，工件轴在固定装置的作用下推进工件轴沿轴向间歇进给一个进给距离，同时电机正转使上方环形轧辊正转、下方环形轧辊反转，且两个环形轧辊在电机和机架的作用下沿工件轴的推进轴向方向平移，第一微型槽参与压印成形，然后电机反转使上方环形轧辊反转、下方环形轧辊正转，且两个环形轧辊在电机和机架的作用下沿工件轴的轴向推进反向平移，高度最低的凸起在工件轴上压印第二微型槽的雏形，且两个环形轧辊退回至起始工作部位；在电机正反转的作用下使两个环形轧辊旋转并沿工件轴轴向直线往复运动，同时工件轴在固定装置的作用下沿轴向推进方向间歇进给，工件轴表面微型槽逐个参与压印成形过程，直至完成工件轴上最后的微型槽压印雏形。