[发明专利]一种金属材料表面冷滚打纳米化的装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属材料表面冷滚打纳米化的装置，包括机床、支撑装置、滚打装置和升降装置，所述机床包括两个床体、螺杆、限位座和第一伺服电机，两个所述床体对称分布，所述床体的内部由上至下贯穿两个所述螺杆，所述限位座通过螺栓固定于右侧所述床体内腔右侧壁，所述第一伺服电机位于左侧所述床体内腔，所述支撑装置位于所述机床的底部，所述支撑装置包括工作台、滑座和底座，所述滑座通过螺栓固定于所述底座的顶部，所述滑座的顶部通过螺栓固定有导轨。滚打柱对试件表面产生断续滚打，由于旋转速度、滚打深度和变形量等的参数均能精确设置，进而可以有效控制在工件表面形成的纳米梯度结构，可以有效避免表面畸变和粗糙度提升。

技术领域

本发明涉及纳米化技术领域，具体为一种金属材料表面冷滚打纳米化的装置及方法。

背景技术

金属材料表面纳米化是近二十多年材料科学研究的热点之一。纳米材料在微电子、智能医疗、航空航天和国防建设等众多关键领域具有广泛的应用前景。在服役环境下，金属材料失效多始于表面,因此只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层，即实现表面纳米化，就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为。

现有的喷完和机械研磨表面纳米化技术易导致表面畸变和粗糙度提升；激光喷丸、超声辊压、超声喷丸、超声表面冷锻和超声冲击等表面纳米化技术加工设备复杂、加工时间过长和效率低下，严重阻碍了金属材料表面纳米化实现产业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料表面冷滚打纳米化的装置及方法，解决了背景技术中所提出的的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属材料表面冷滚打纳米化的装置，包括机床、支撑装置、滚打装置和升降装置，所述机床包括两个床体、螺杆、限位座和第一伺服电机，两个所述床体对称分布，所述床体的内部由上至下贯穿两个所述螺杆，所述限位座通过螺栓固定于右侧所述床体内腔右侧壁，所述第一伺服电机位于左侧所述床体内腔，所述支撑装置位于所述机床的底部，所述支撑装置包括工作台、滑座和底座，所述滑座通过螺栓固定于所述底座的顶部，所述滑座的顶部通过螺栓固定有导轨，所述滑座的顶部镶嵌有限位件，所述限位件的内部套接有丝杠，所述工作台的底部与所述丝杠连接，所述升降装置位于所述机床内腔，所述升降装置包括移动座和第三伺服电机，所述第一伺服电机通过螺栓固定于所述移动座的底部，所述移动座套接于四个所述螺杆上，所述移动座的内腔底部键连接有主动轮、从动轮和组合齿轮，所述伺服电机通过螺栓固定于所述移动座的顶部，所述伺服电机通过传动轴与所述主动轮键连接，所述主动轮与两个所述从动轮啮合连接，所述从动轮与所述组合齿轮啮合连接，所述滚打装置位于所述移动座的底部，所述滚打装置包括主轴、滚打柱、安装座和轴承端盖，所述主轴与所述第一伺服电机内传动轴键连接，所述滚打柱偏心安装于所述主轴上，所述主轴通过所述安装座安装于所述移动座的底部，所述轴承端盖套接于所述滚打柱的外部，并且轴承端盖通过螺栓与所述主轴的外侧壁连接，所述滚打柱通过轴承与所述轴承端盖转动连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主轴外侧壁开有与所述滚打柱弧度相同的凹槽，所述滚打柱与所述凹槽转动连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主轴的左侧壁螺接有紧固螺钉。

作为本发明的一种优选实施方式，所述工作台底部焊接有滑块，所述滑座顶部开有滑槽，所述滑块与所述滑槽滑动连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述滚打柱绕所述主轴旋转半径为R，所述主轴中心线距离工件表面距离为L，滚打深度为：△d＝L-R。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第二伺服电机通过螺栓固定于所述滑座的后侧壁，所述第二伺服电机与所述丝杠连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述工作台水平至于所述导轨的顶部，所述工作台与所述导轨滑动接触。

作为本发明的一种优选实施方式，包括如下步骤：