一种自润滑轴套内曲面织构加工装置制造方法及图纸

一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，包含底座、轴承座、激光发射器、激光反射组件、三爪卡盘组件、三维空间移动机构和移动控制器；将底座固定在工作台上，通过三维空间移动机构将三爪卡盘组件与激光发射器进行定位，激光发射器发射出的激光经过反射镜反射并对焦，透过衰减片作用在加工件的内摩擦副曲面上，通过伺服电机转动反光镜，并选择不同透过率的衰减片，实现对轴套内曲面的深度梯度变化类仿生织构及复杂异形织构的微米级加工装置；本发明专利技术实现了对不同尺寸轴套内曲面织构的高效加工，解决了自润滑轴套内曲面复杂织构的加工难题，可用于提高轴套类摩擦副的摩擦润滑性能,从而改善机械轴套的磨损失效问题。机械轴套的磨损失效问题。机械轴套的磨损失效问题。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑轴套内曲面织构加工装置


[0001]本专利技术属于表面微织构精密加工领域，具体涉及一种自润滑轴套内曲面织构加工装置。

技术介绍

[0002]摩擦副之间的相对运动必然会产生摩擦和磨损，全球约80％的机械零件失效都是由摩擦磨损造成的，摩擦导致的磨损也是重大的安全隐患，据统计，50％以上机械装备的恶性事故都起因于润滑失效和过度磨损。近年来对摩擦润滑特性的研究表明，通过在摩擦副表面人为的借助设备或技术手段，在表面加工制备出具有微小结构尺寸、凹陷或凸起的阵列排布，可以显著提高和改善摩擦副表面的润滑及其它特性，其织构化表面的工作机制包括产生动压效应、存储润滑液和容纳磨粒等几个方面。目前表面织构化技术在常见关键机械部件如轴套、发动机汽缸、滑动轴承等方面已经获得了应用。
[0003]生物物种的表皮在物竞天择的进化过程中形成了具有优异摩擦学性能的精巧结构，从而实现了减摩、减阻、抗粘附和疏水性等特性。如：大头鲨表皮鳞片具有交错的斜槽酒窝状深度梯度变化的凹坑对减少外部阻力有很大的帮助；蜣螂虫腿部角质层上分布与土的相对方向一致的倾斜凹槽，其大幅减少了外部阻力。以上具有仿生特征的织构已实际应用在航空、航海等各种减阻应用上，并显著改善其表面润滑特性。
[0004]现有技术大多局限于平面加工织构、外曲面织构加工和半开轴套内曲面加工，对于轴套内曲面织构加工常用一次性模具铸造成型、双金属衬套，现有织构加工形状单一，加工难度大，加工效率低，且对于轴套内摩擦副曲面的复杂织构及具有深度梯度变化的倾斜异形仿生织构加工中难以实现。因此，解决轴套内摩擦副曲面的织构加工以实现自润滑改善其摩擦特性对于科学研究和实际应用具有重要价值。
[0005]需要注意的是,本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，通过激光加工在轴套内摩擦副曲面制备具有深度梯度变化的倾斜异形仿生织构，加快启动时轴套与轴之间油膜的形成速度，增加油膜厚度，改善摩擦特性，保护工作面，提高其动压润滑性能，达到减磨减阻效应，从而提高摩擦副的使用寿命；通过两个加工平台，实现一个工件加工的同时另一个新工件装夹待加工，从而提高加工效率；通过对不同中性衰减片的精确控制，实现深度梯度变化织构的高精度加工。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，包括两组底座、轴承座一、激光发射器、激光反射组件、三爪卡盘组件、三维空间移动机构和移动控制器；三维空间移动机构由第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构组成；第一移动机构通过螺栓连接在工作台上，限制Y向移动；第二移动机构连接在第一移动机构
上，限制X向移动；第三移动机构连接到第二移动机构上，限制Z向移动；
[0008]两组底座平行设置，两组分别设有一组成第一移动机构的燕尾导轨一，两个燕尾导轨一平行设置；两组燕尾导轨一均通过滑块与第二移动机构两侧的X向导轨座的底部固定连接；第二移动机构顶部与第三移动机构滑动连接；两组底座之间设有三爪卡盘组件，三爪卡盘组件与第三移动机构固定连接，并随第三移动机构移动；所述的三爪卡盘组件上设有激光反射组件，且工作时激光反射组件位于加工件内腔中；激光反射组件上方设有激光发射器；激光发射器固定在激光发射器为外置设备，用于发射激光，加工时位于加工件的正上方上，不固定在本加工装置上；
[0009]在其中一个底座上设有与燕尾导轨一平行的滚珠丝杆一；滚珠丝杆一的一端设在轴承座一内，另一端穿过螺母座一与伺服电机一的动力端相连；螺母座一与燕尾导轨一上的滑块固定连接，通过螺母座一带动滑块移动，滑块为第二移动机构；另一个底座上设有移动控制器，移动控制器连接PC机进行控制，并通过读取PC机的信号进行控制，移动控制器控制三维空间移动机构运动。
[0010]所述的激光反射组件包括全反射镜、中性衰减片、转轮盘、步进电机、电机外壳、转动轴、轴承座三、联轴器一、伺服电机一；全反射镜的底面与电机外壳的上端面凹槽为过渡配合；电机外壳内设有步进电机，步进电机中心轴穿过电机外壳与转轮盘的中心孔端面胶结，轮转盘的外圈设有均匀分布的数组通孔，不同的通孔内放置中性衰减片，通过控制系统控制步进电机驱动轮转盘的转动，选择不同的中性衰减片透过激光进行加工，实现深度梯度变化的倾斜异形复杂织构的制备；电机外壳的下端面孔与转动轴过盈配合，转动轴为台阶轴结构，转动轴穿过轴承座三，转动轴下端与角接触球轴承的内圈过渡配合，角接触球轴承外圈通过过盈配合设在轴承座三上，轴承座内设有轴端弹性挡圈，轴承座三的安装实现Z向的下端限位，转动轴底端与伺服电机一通过联轴器一连接，通过联轴器一实现全反射镜的旋转。
[0011]所述的全反射镜为45度等腰直角三棱镜。
[0012]所述的中性衰减片通过卡槽方式设置通孔内，且每一通孔内的中性衰减片的衰减率各不同。
[0013]所述的联轴器一外圈置有螺纹通孔，两联轴器之间通过螺栓固定。
[0014]所述的三爪卡盘组件包括卡爪、卡盘底座、连接底板、Z向支撑座和连接板，卡盘抓手安装在卡盘底座上，三爪卡盘组件通过Z向支撑座一和连接板安装在第三移动机构的Z向支撑座二及卡盘支撑板上，实现X向的左右运动和Z向的上下运动；三个卡盘抓手通过卡槽安装在卡盘底座上；连接底板与两组三爪卡盘组件相连。
[0015]所述的第一移动机构包含Y向导轨座、燕尾导轨一、轴承座二、弹性挡圈、角接触球轴承一、滚珠丝杆一、螺母座一、伺服电机一；Y向导轨座上置有减重槽一；燕尾导轨一实现第一移动机构的Y向移动限位；滚珠丝杆一的一端与固定在轴承座二上的角接触球轴承一内圈之间为过盈配合，轴承座二固定在Y向导轨座上，轴承座二上开设有通孔，角接触球轴承外圈通过过盈配合安装在轴承座二的通孔中，轴承座二的槽内设有弹性挡圈一，以实现轴承的轴向移动限位，防止轴承轴向移动，滚珠丝杆一的另一端穿过螺母座一连接到伺服电机一的动力端；第二移动机构与螺母座一固定连接，第二移动机构与燕尾导轨一之间为间隙配合，以实现加工件的Y轴向移动，移动控制器布置在Y向导轨座上；第二移动机构为滑
块形式。
[0016]所述第二移动机构包含X向导轨座、螺母座二、燕尾导轨二、伺服电机二、滚珠丝杆二、角接触球轴承二、弹性挡圈二；X向导轨座所在平面与Y向导轨座所在平面垂直，即两平面的法线垂直，X向导轨座的顶部设置有导轨槽，X向导轨座与燕尾导轨一的滑块通过沉头螺钉固定，进而实现X向与Y向联动；滚珠丝杆二的一端通过角接触球轴承连接到X向导轨座上，角接触球轴承外圈通过过盈配合安装在轴承槽内，轴承槽内设有弹性挡圈二，以实现轴承的轴向移动限位，防止轴承轴向移动，滚珠丝杆二的另一端穿过螺母座二连接到伺服电机二的输出轴上，伺服电机二的输出轴通过两个联轴器二连接滚珠丝杆二，联轴器二外圈置有螺纹通孔，两个联轴器二之间通过内六角螺栓固定；X向导轨座的一侧设置有沉头孔和螺纹孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，包括两组底座(1)、轴承座一(2)、激光发射器(4)、激光反射组件(5)、三爪卡盘组件(6)、三维空间移动机构和移动控制器(8)；三维空间移动机构由第一移动机构(71)、第二移动机构(72)和第三移动机构(73)组成；第一移动机构(71)通过螺栓连接在工作台上，限制Y向移动；第二移动机构(72)连接在第一移动机构(71)上，限制X向移动；第三移动机构(73)连接到第二移动机构(72)上，限制Z向移动；两组底座(1)平行设置，两组分别设有一组成第一移动机构(71)的燕尾导轨一(712)，两个燕尾导轨一(712)平行设置；两组燕尾导轨一(712)均通过滑块与第二移动机构(72)两侧的X向导轨座(721)的底部固定连接；第二移动机构(72)顶部与第三移动机构(73)滑动连接；两组底座(1)之间设有三爪卡盘组件(6)，三爪卡盘组件(6)与第三移动机构(73)固定连接，并随第三移动机构移动；所述的三爪卡盘组件(6)上设有激光反射组件(5)，且工作时激光反射组件(5)位于加工件(3)内腔中；激光反射组件(5)上方设有激光发射器(4)；激光发射器(4)为外置设备，用于发射激光，加工时位于加工件(3)的正上方上；在其中一个底座(1)上设有与燕尾导轨一(712)平行的滚珠丝杆一(716)；滚珠丝杆一(716)的一端设在轴承座一(2)内，另一端穿过螺母座一(717)与伺服电机一(718)的动力端相连；螺母座一717与燕尾导轨一(712)上的滑块固定连接，通过螺母座一带动滑块移动；移动控制器(8)控制三维空间移动机构运动。2.根据权利要求1所述的一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，所述的激光反射组件(5)包括全反射镜(51)、中性衰减片(52)、转轮盘(53)、步进电机(54)、电机外壳(55)、转动轴(56)、轴承座三(57)、联轴器一(58)、伺服电机一(59)；全反射镜(51)的底面与电机外壳(55)的上端面凹槽为过渡配合；电机外壳(55)内设有步进电机(54)，步进电机(54)中心轴穿过电机外壳(55)与转轮盘(53)的中心孔端面胶结，轮转盘(53)的外圈设有均匀分布的数组通孔，不同的通孔内放置中性衰减片(52)，通过控制系统控制步进电机(54)驱动轮转盘(53)的转动，选择不同的中性衰减片透过激光进行加工，实现深度梯度变化的倾斜异形复杂织构的制备；电机外壳(55)的下端面孔与转动轴(56)过盈配合，转动轴(56)为台阶轴结构，转动轴(56)穿过轴承座三(57)，转动轴(56)下端与角接触球轴承的内圈过渡配合，角接触球轴承外圈通过过盈配合设在轴承座三(57)上，轴承座内设有轴端弹性挡圈，轴承座三(57)的安装实现Z向的下端限位，转动轴底端与伺服电机一(59)通过联轴器一(58)连接，通过联轴器一实现全反射镜的旋转。3.根据权利要求2所述的一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，所述的全反射镜(51)为45度等腰直角三棱镜。4.根据权利要求2所述的一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，所述的中性衰减片(52)通过卡槽方式设置通孔内，且每一通孔内的中性衰减片(52)的衰减率各不同。5.根据权利要求2所述的一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，所述的联轴器一(58)外圈置有螺纹通孔，两联轴器之间通过螺栓固定。6.根据权利要求1所述的一种自润滑轴套内曲面织构加工装置，其特征在于，所述的三爪卡盘组件(6)包括卡盘抓手(61)、卡盘底座(62)、连接底板(63)、Z向支撑座一(65)和连接板(66)，卡盘抓手(61)安装在卡盘底座(62)上，三爪卡盘组件(6)通过Z向支撑座一(65)和
连接板(66)安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：强昊文，高广明，郭嘉鹏，王权岱，袁启龙，李言，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：