一种机械表面强化研磨加工的方法技术

一种机械表面强化研磨加工的方法，包括步骤为：（１）提供金属工件，并装夹到强化研磨加工设备的主轴驱动装置转盘的夹具上；（２）提供强化研磨料，并装入强化研磨加工设备的高压喷射装置；（３）利用强化研磨加工设备的高压喷射装置把强化研磨料喷射到转动的金属工件表面进行强化研磨加工。采用本发明专利技术方法加工机械零部件，提高金属加工件表面硬度的同时也有效的提高了其表面质量，延长了其疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械表面加工
，具体涉及一种金属工件表面强化研磨加工的方法。
技术介绍
现代工业化、自动化程度的飞速发展，对机械表面质量提出了更高的要求，表面的 质量好坏不仅影响到产品的外观，而且还直接关系到产品甚至整个机械设备的寿命和可靠 性，如在航空、航天装备和国防、军事装备中，某个关键零部件的失效就可能导致整个设备 不能运行，甚至造成严重的事故和灾难。因此，机械表面强化研磨加工已成为工程机械、精 密器械、医疗设备，特别是航空、航天装备及国防、军事装备工业中某些关键零部件表面加 工的必要手段。 机械零部件一般需要经过切削(包含车削、铣削、磨削等)加工才能生产出来，然 而，在切削加工过程中，由于切削热而不可避免要在机械加工表面产生变质层，可使机械加 工表面层硬度下降，而且是拉应力层，易产生疲劳裂纹，从而降低机械零部件特别是关键滑 动件(包括轴承、丝杠、导轨等)的疲劳寿命和可靠性；在一般硬切削中，机械加工表面也 会出现残余拉应力而且也难于主动控制；在采用液氮作为冷却介质的强冷切削中，其效果 依然不够理想，且加工成本也较高；而在采用预应力硬切削方法加工中，虽然这种加工方法 可以使机械加工表面产生残余压应力，但是这种基于机械零部件施加预应力进行切削加工 的方法，有如下几个问题难以解决(l)特殊形状及尺寸的工件难以进行预应力切削加工； (2)预应力的施加将使机加工件产生较大的弹塑性变形，难以提高加工精度和表面质量。 为了改善切削加工产生的残余拉应力，提高机械零部件的疲劳寿命，目前广泛使 用的是表面强化技术，主要包括表面覆层、表面改性和表面机械强化。前两种方法，能明显 提高机械表面接触疲劳寿命和耐蚀性，但存在涂层与基体结合力差，工艺尚不成熟，成本昂 贵等不足；表面机械强化主要包括滚压与喷丸强化，滚压能在工件表面层产生残余压应力， 但这种方法易使表面层产生过冷作硬化而变脆，反而降低疲劳寿命，喷丸强化也可使表层 产生冷作硬化和残余压应力，但也存在使表面粗糙度加大及过冷作硬化的问题。而且，机械 零部件特别是精密滑动件的疲劳裂纹大多从表面开始，残余拉应力及表面粗糙度低是其裂 纹发展的主要原因。因此，在诸如精密器械、医疗设备等工业中对表面粗糙度又有较高要求 时，表面强化后的机械零部件还需要增加一道重要的表面研磨工序，甚至是需要有经验的 工程师傅进行手动研磨，不仅加工能力差，效率低，而且劳动强度大。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述机械加工易产生有害的表面残余拉应力以及现有机械表面加工技术的不足，提供了一种采用集强化、研磨于一体的新加工方法，生产出具有残余压应力，同时具有较佳粗糙度的机械表面的方法，以延长机械零部件的疲劳寿命。 本专利技术的工作原理是利用强化研磨加工设备的高压喷射装置把强化研磨料喷射到随主轴驱动装置同步运动的金属工件表面上，对金属工件表面进行随机、等概率的撞击， 一方面使金属工件表面层发生弹塑性变形，引起强化层亚晶粒细化、位错密度增加，晶界、 亚晶界逐步模糊不清、消失，产生有利的残余压应力，从而达到对金属工件表面的强化，提 高其表面硬度、强度的效果；一方面强化研磨料与金属工件的相对运动使其在工件表面上 产生了微切削，随着强化研磨料的这种作用次数的不断增加，工件表面的微切削就趋于均 匀，达到了其表面研磨的效果，得到了较佳的表面粗糙度。 本专利技术采用的技术方案是，包括步骤为 (1)提供金属工件，并装夹到强化研磨加工设备的主轴驱动装置转盘的夹具上； (2)提供强化研磨料，并装入强化研磨加工设备的高压喷射装置； (3)利用强化研磨加工设备的高压喷射装置把强化研磨料喷射到转动的金属工件表面进行强化研磨加工。 所述的强化研磨加工设备具有一个高压喷射装置和一个主轴驱动装置，其中主轴 驱动装置实现的运动同时具有周向转动和轴向往复运动。 所述的强化研磨料是由混合钢珠、强化液和研磨粉组成，其重量百分配比为 混合钢珠 65 75% 强化液 15 25% 研磨粉 5 10% 所述的转动的金属工件，其转动是由强化研磨加工设备的主轴驱动装置驱动的。 经过强化研磨加工后，金属工件表面具有残余压应力为-750 _1500MPa。 经过强化研磨加工后，金属工件表面质量为V0. 8 V0. 4。 本专利技术的有益效果是，采用本专利技术方法加工机械零部件，提高金属加工件表面硬 度的同时也有效的提高了其表面质量，延长了其疲劳寿命。附图说明 附图1为本专利技术方法流程图； 附图2为本专利技术实施例一的加工结构示意图； 附图3为本专利技术实施例二的加工结构示意图。 以上附图中1、主轴驱动装置的转动圆盘；2、高压喷射装置；3、回转体金属工件； 4、高压喷射装置；5、主轴驱动装置的转动圆盘；6、箱体类金属工件。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述 实施例一 如图2所示，，对于回转体金属工件3表面的 强化研磨加工，采用在主轴驱动装置的转动圆盘1的回转轴心上，利用夹具把回转体工件3 的端面靠紧串成一列且其中心与转动圆盘回转1中心对准同轴，把是由75%的混合钢珠、 20 %的强化液和5 %的研磨粉组成的强化研磨料装入强化研磨加工设备的高压喷射装置 2，一方面利用高压喷射装置2通过高压喷射的方式把强化研磨料喷射到回转体金属工件3 加工表面， 一方面主轴驱动装置带动回转体金属工件3产生周向运动和轴向的来回往复运动，随着加工时间的增加，回转体金属工件3表面的碰撞与微切削就趋于均匀，加工出表面具有残余压应力达-813 _14271^￡1，表面粗糙度达￥0. 6，与滚压法，喷丸法相比，不仅没有引起过冷作硬化，而且平均提高了表面硬度约2HRC的同时，而且还将表面粗糙度平均降低了 0. 09 ii m，达到了既提高其表面强度又提高其表面质量的目的，延长了其疲劳寿命。 实施例二 如图3所示，，对于箱体类金属工件表面6的强化研磨加工，采用在主轴驱动装置的转动圆盘5的外圆上等分地装上夹具，把需强化研磨的箱体类金属工件6装夹到夹具上，再把是由72%的混合钢珠、18%的强化液和10%的研磨粉组成的强化研磨料装入强化研磨加工设备的高压喷射装置4， 一方面利用高压喷射装置4通过高压喷射的方式把强化研磨料喷射到箱体类金属工件6加工表面， 一方面主轴驱动装置带动箱体类金属工件6产生周向运动和轴向的来回往复运动，随着加工时间的增加，箱体类金属工件6表面的碰撞与微切削就趋于均匀，加工出表面具有残余压应力达-767 -1410MPa，表面粗糙度达V0. 5，达到了既提高其表面强度又提高其表面质量的目的，延长了其疲劳寿命。 应该说明的是，以上实施例仅用于本专利技术的技术方案，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本
技术实现思路
并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡对本专利技术的技术方案进行各种变动和等效替换，而不背离本专利技术技术方案的原理及范围，均应涵盖在本专利技术权利要求的范围之中。权利要求，其特征在于包括以下步骤(1)提供金属工件，并装夹到强化研磨加工设备的主轴驱动装置转盘的夹具上；(2)提供强化研磨料，并装入强化研磨加工设备的高压喷射装置；(3)利用强化研磨加工设备的高压喷射装置把强化研磨料喷射到转动的金属工件表面进行强化研磨加工。2. 根据权利要求1所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械表面强化研磨加工的方法，其特征在于包括以下步骤：（１）提供金属工件，并装夹到强化研磨加工设备的主轴驱动装置转盘的夹具上；（２）提供强化研磨料，并装入强化研磨加工设备的高压喷射装置；（３）利用强化研磨加工设备的高压喷射装置把强化研磨料喷射到转动的金属工件表面进行强化研磨加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓初，刘传剑，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]