一种用于车轴强化的强力数控滚压机床制造技术

一种应用于轨道车辆用车轴轴身的强力数控滚压设备，本发明专利技术涉及冷加工强化技术领域，特别适用于轨道车辆用车轴的轴身圆弧段和直线段表面滚压强化。该设备结构主要由床身部件、主轴箱部件、滑枕、X向进给机构、Z向导轨、尾座滑台、液压尾座、滚压装置等组成。该设备通过X、Z导轨的联动插补进行精确定位，通过液压缸的推进施力滚压，在液压缸活塞杆连接处安装单向测力装置进行滚压力监测，实现车轴轴身圆弧段和直线段的强力数控滚压。自动化程度高、滚压力大、可靠性高，实时监测滚压过程中的滚压力数据，明显提高滚压加工精度和均匀性，能有效的保证滚压效果，提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车轴强化的强力数控滚压机床


[0001]本专利技术属于冷加工强化
，涉及一种用于车轴强化的强力数控滚压机床，特别适用于轨道车辆用车轴的轴身过渡圆弧段、直线段表面滚压强化。

技术介绍

[0002]车轴是轨道车辆行走部分关键件之一，是轨道车辆承载重量和安全运行的关键件。受轨道接缝的影响，传动轮长期受到冲击载荷，车轴承受运行颠簸中的交变载荷的作用，车轴长时间在大载荷、滑动摩擦条件下工作，车轴表面常会产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩散，最终导致车轴的疲劳失效，因此，改变轨道车辆车轴材料的表面性能，提高车轴表面的耐磨性，抗疲劳性，延长其使用寿命非常重要。车轴常规的精加工方法是采用磨削加工，通过磨削加工达到车轴尺寸精度及表面质量，但是磨削表面易产生残余拉应力，而残余拉应力降低结构抗疲劳和耐腐蚀的能力，易导致车轴产生疲劳裂纹，为了解决这一问题，改善磨削加工后的表面应力状态，提高表面质量及硬度，主要采用滚压技术对车轴表面进行强化处理，使被滚压的车轴表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余压应力层，硬度和强度提高，改善了车轴表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。
[0003]目前，轨道车辆用车轴生产厂家的车轴滚压强化主要采用数控车床或人工依据个人经验通过普通车床刀架位置装夹小圆弧滚压刀具对车轴圆弧段和直线段进行表面强化，数控车床则适合进行5kN以下的抛光滚压，滚压力小，强化效果不明显，而且普通车床在滚压过程中滚压力不可控，自动化程度较低，难以满足现代化生产需求。
[0004]中国专利文献CN200910187662公开了车轴卸荷槽成型滚压加工装置，在普通车床上通过安装液压转台进给装置，使滚压头与工件表面加工时实时调整，使滚压头始终与工件表面法向接触，此方法虽然通过法向滚压方式实现了工件的圆弧面、圆柱面和圆锥面，但在滚压过程中无法实现滚压力数据监控；中国专利文献CN109079422A也公开了一种轴类工件数控滚压装置，通过数控系统控制各伺服电机转动，对轴类圆柱面进行滚压，通过应变片监测滚压头与工件之间的作用，虽然实现了滚压力监控，无法实现车轴多圆弧段、多直线段的连续强力滚压强化，两个专利均未对强力滚压做说明。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种用于车轴强化的强力数控滚压机床。本机床可进行车轴自动定位夹紧，通过数控程序实现车轴轴身过渡圆弧段和直线段表面高精度强力数控滚压强化，并对滚压过程的滚压力进行数据监控，提高了车轴强力滚压强化加工的自动化程度及加工效率，有效保证了车轴的可靠性，提高车轴的使用寿命。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种用于车轴强化的强力数控滚压机床，其特征在于，包括床身、主轴系统、Z向进给系统、X向进给系统、滚压装置、液压尾座、数控系统及液压系统；所述主轴系统、Z向进给系统、液压尾座设置在所述床身上，所述X向进给系统为两组对称布置的进给机构，设置在
所述Z向进给系统的滑枕上，所述滚压装置相对设置在所述X向进给系统两组进给机构的内侧，所述数控系统和液压系统控制车轴的自动定位夹紧，控制所述液压尾座的移动和伸缩，控制所述主轴系统带动车轴旋转，控制所述X、Z向进给系统的联动插补进行精确定位，带动所述滚压装置对车轴轴身圆弧段与直线段施加滚压力，并对滚压力进行实时监控反馈，实现车轴强力数控滚压强化加工。
[0007]所述主轴系统包括主轴箱、主轴、带顶尖浮动卡盘、回转油缸、法兰盘、拉杆、大带轮、小带轮、多楔带及平键A，所述主轴箱设置在床身前端，通过平键 A定位，所述主轴安装在所述主轴箱上，所述带顶尖浮动卡盘安装在所述主轴前端，所述大带轮通过所述法兰盘与所述主轴连接，所述回转油缸安装在所述法兰盘上，带顶尖浮动卡盘通过所述拉杆与所述回转油缸活塞杆螺纹连接。所述回转油缸活塞杆的伸缩，带动拉杆前后移动，使带顶尖浮动卡盘卡爪的松开夹紧，进一步实现车轴的定位夹紧；所述主轴电机安装在床身前端侧面位置，小带轮安装在主轴电机上，多楔带安装在大带轮与小带轮上，主轴电机带动小带轮通过多楔带传递给大带轮转动，使主轴带动带顶尖浮动卡盘转动，实现在强力滚压过程中车轴的旋转。
[0008]所述Z向进给系统包括Z向导轨副、导轨楔铁、Z向丝杠副、丝杠支撑座、联轴器、电机支撑座、伺服电机。所述Z向导轨安装在床身上，并通过导轨楔铁对导轨进行预紧。Z向丝杠副通过丝杠支撑座安装在床身上，与机床中心平行，伺服电机通过联轴器与Z向丝杠副连接，为X向进给系统传递Z向移动动力。
[0009]所述X向进给系统包括滑枕和液压伺服进给机构，所述滑枕通过Z向导轨滑块安装在Z向导轨上，与Z向丝杠副连接，两组液压伺服进给机构相对布置在滑枕两侧，中心在同一竖直面上，与机床中心等高且垂直。
[0010]所述液压伺服进给机构主要包括机座、伺服液压缸、滑体、X向导轨、光栅尺和力传感器。所述机座与滑枕固定连接，通过平键B进行定位，机座与伺服液压缸活塞杆连接，在活塞杆上配置力传感器，所述滑体与伺服液压缸套固定连接，滑体两侧各安装X向导轨支撑导向，配置光栅尺闭环控制，实现车轴强力滚压强化时，保证X向进给机构的直线精度、刚度和定位精度，实时监测滚压力并反馈，高精度控制滚压力。
[0011]所述滚压装置安装在液压伺服进给机构滑体前端，两组滚压装置相对布置，使滚轮在同一水平线上，两个滚轮的中心与机床中心等高。
[0012]所述滚压装置包括滚轮座、滚轮轴、调整垫、滚轮、轴承、垫圈、圆螺母和平键C，所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮座上，滚轮与滚轮轴之间通过两个背对背轴承连接，轴承外侧配置调整垫，滚轮轴的两端各通过两个圆螺母锁紧固定；所述滚轮座上设有平键C，防止滚压过程中滚轮座偏转，同时起到定位的作用。
[0013]所述液压尾座包括尾座滑台、尾座上体、顶尖、驱动电机、驱动齿轮、齿条、键、斜齿锁紧装置，所述尾座滑台通过Z向导轨滑块安装在Z向导轨上，所述尾座上体设置在尾座滑台上，使尾座上体顶尖中心与主轴中心等高且同轴，所述驱动电机设置在尾座滑台上，所述驱动齿轮通过键与驱动电机连接，所述齿条设置在床身上，与驱动齿轮啮合，实现液压尾座的前后移动，所述斜齿锁紧装置设置在尾座滑台上，沿机床中心对称布置，分为上下斜齿板，所述下斜齿板安装在床身上，上斜齿板安装在带有导向杆的油缸活塞杆上，所述油缸安装在尾座滑台上，油缸活塞杆伸出的时候上下斜齿板贴合，实现液压尾座锁紧，活塞杆缩回
的时候，上下斜齿板脱离，释放液压尾座。
[0014]所述数控系统控制主轴变频电机转动，进而通过多楔带传递液压浮动卡盘转动，通过数控系统控制Z向进给系统伺服电机，使Z向进给系统丝杠副控制滑枕沿工件轴向移动，通过数控系统分别控制所述X向进给系统的两组液压伺服进给机构的沿工件径向移动，使X向进给系统既可以单侧滚压，也可以两侧同时滚压，通过数控系统控制液压尾座减速电机，使液压尾座齿轮副控制液压尾座滑台沿工件轴向移动。
[0015]所述液压系统包括控制单元、液压泵站、伺服比例阀及压力显示表，其中液压泵站输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供一种用于车轴强化的强力数控滚压机床，其特征在于，包括床身、主轴系统、Z向进给系统、X向进给系统、滚压装置、液压尾座、数控系统及液压系统；所述主轴系统、Z向进给系统、液压尾座设置在所述床身上，所述X向进给系统为两组对称布置的进给机构，设置在所述Z向进给系统的滑枕上，所述滚压装置相对设置在所述X向进给系统两组进给机构的内侧，所述数控系统和液压系统控制车轴的自动定位夹紧，控制所述液压尾座的移动和伸缩，控制所述主轴系统带动车轴旋转，控制所述X、Z向进给系统的联动插补进行精确定位，带动所述滚压装置对车轴轴身圆弧段与直线段施加滚压力，并对滚压力进行实时监控反馈，实现车轴强力数控滚压强化加工。2.根据权利要求1所述的强力数控滚压机床，其特征还在于：所述主轴系统包括主轴箱、主轴、带顶尖浮动卡盘、回转油缸、法兰盘、拉杆、大带轮、小带轮、多楔带及平键A，所述主轴箱设置在床身前端，通过平键A定位，主轴安装在所述主轴箱上，带顶尖浮动卡盘安装在所述主轴前端，大带轮通过法兰盘与主轴连接，回转油缸安装在法兰盘上，顶尖浮动卡盘通过拉杆与回转油缸活塞杆螺纹连接。回转油缸活塞杆的伸缩，带动拉杆前后移动，使带顶尖浮动卡盘卡爪的松开夹紧，进一步实现车轴的定位夹紧；主轴电机安装在床身前端侧面位置，小带轮安装在主轴电机上，多楔带安装在大带轮与小带轮上，主轴电机带动小带轮通过多楔带传递给大带轮转动，使主轴带动带顶尖浮动卡盘转动，实现在强力滚压过程中车轴的旋转。3.根据权利要求1所述的强力数控滚压机床，其特征还在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴焕，吴庆堂，修冬，王泽震，魏巍，应宇翔，王凯，王强，段学俊，李珊，郭波，康战，李旭，赵国法，于瀛，赵亮，
申请(专利权)人：长春设备工艺研究所，
类型：发明
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