硬化被加工物品的方法技术

一种加工方法及由该方法所制造的物品，该方法经由使用切削工具执行非常浅的加工处理，并且结合施加低温流体至加工表面及该切削工具上，以改善加工表面的机械性质，压缩力及低温冷却的组合将提高硬度，提高压缩残余应力，并且降低该被制造物品的表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过被广泛公知为加工操作的各种工艺来成形与整 形材料的领域，特别涉及使加工工艺中成形且整形的金属及其它材料 提高次表面硬度，提高压缩残余应力，并降低表面粗糙度，该加工工 艺利用结合了低温冷却的弹性处理(spring pass),以便在精加工的物品 中提供上述改善的机械性质。
技术介绍
硬度及压缩残余应力是材料应用中的两个重要的标准，其中对于 精加工产品的磨损及疲劳性能有着很高的要求。高的表面硬度及次表面硬度会改善产品磨损，同时较大的压缩残余应力会改善对疲劳失效 的抵抗力，这两个改善的性质都将延长经精加工的物品的使用寿命。 过去，使用预加工及后加工技术(举例来说，喷丸处理、激光喷丸处 理、及滚光处理)来既改善硬度又改善压缩残余应力。此外，在抛光 操作中使用压力及速度的组合以通过具有最小材料损失或者没有材 料损失的表面拉伸及硬化来加工硬化材料。不过，这样的工艺具有受 限的应用，并且包含内在的问题。喷丸处理与抛光处理仅可用于某些 几何形状，并且这两种处理一般仅限于外部表面，例如外径或平坦表 面。此外，喷丸技术与抛光技术需要专用机械，该专用机械需要特别 的准备时间，并且增加了制造成本。将低温冷却剂施加于加工表面，已经显示出能改善成形或整形操 作期间的表面硬度。不过，该技术表现出在次表面硬度中仅导致有限4的改善。相关的现有技术包括2005年3月25日提交的公开号为 2005/211029的美国专利申请。
技术实现思路
在一方面，本专利技术包含一种对加工表面进行加工的方法。使用定 位在不大于-254微米的掠过深度(skim depth)处的第一切削工具在该 加工表面上执行第一加工处理。当该第一加工处理正在执行时，利用 低温流体来冷却该加工表面。在另 一方面，本专利技术包含一种通过前段所述的方法所加工的物 品，并且该物品的特征表征为下组中的至少一个降低的表面粗糙度、 提高的表面硬度、达到150微米深度的提高了的次表面硬度，以及， 比未执行第一加工步骤时所获得的表面粗糙度更低的减小的表面粗 糙度。在又一方面，本专利技术包含一种对加工表面进4亍加工的方法。4吏用 定位在不大于-12.7微米的掠过深度处的第一切削工具在该加工表面 上执行第一加工处理。就在执行该第一加工处理之前，利用低温流体 来将该加工表面持续冷却一预定时段。此外，当该第一加工处理正在 才丸行的同时，利用该低温流体来冷却该第 一切削工具及该加工表面。附图说明当联系附图阅读时，下列对本专利技术优选实施例的详细说明将能获 得更好的理解。为了例示本专利技术的目的，附图描述了目前优选的实施 例。不过，应当理解的是，本专利技术并不限于在附图中所示出的这些精 确配置和^/U勾图1为显示了适用于本专利技术的示例性加工设备的等距视图2为图5的例示性加工设备的截面图3为显示了施加压缩力至一工件的加工工具的示意图4为显示了在比图3所示的加工深度更浅的加工深度处施加压缩力至一工件的加工工具的示意图5为显示了在被加工物品上执行的第一组比较试验的硬度数据的图解；及图6为显示了在被加工物品上执行的第二组比较试验的硬度数据 的图解。具体实施例方式本专利技术包括一种加工方法，该方法通过使由该方法制造的被加工 工件或物品提高次表面硬度，提高压缩残余应力，及降低表面粗糙度 来改善材料的机械性质。尽管本专利技术在此以利用切削工具来加工工件 的情况进行了详述，但是本领域中的技术人员将会认识到本专利技术包括 更广泛的应用，并且可被用于不同的整形及成形工艺，这些工艺包括 但不限于，其它类型的加工、轧制、弯折、沖压、靠模加工、拉拔等等。本专利技术是一种使用压缩力并结合将低温流体喷洒或喷射在加工 工具或加工表面一部分上，或者喷洒/喷射在该加工工具及该加工表面 两者之上，从而对工件进行加工的方法。该压缩力与同时发生的低温 冷却的组合(后文中称之为弹性处理)，使该工件提高了硬度，提高 了压缩残余应力，并降低了表面粗糙度。由该弹性处理所提供的改善 性质，将提高耐磨损性及疲劳性能，并且还改善了被加工工件的表面 外观。用于本文时，术语加工、机械处理或加工处理包括但 不限于，包括了车削、镗削、切断、切槽、刮平、刨削、铣削、钻削、 及其它产生连续切屑或者破碎/断片切屑的操作的成形或整形操作。用于本文时，术语切削工具，，表示在利用该切削工具执行加工 处理时相对于刀架保持于固定位置的刀具。具有能枢转或转动的工件 咬合面的工具，例如传统的抛光工具，并不被认为是用于本申请目的 的切削工具。用于本文时，该术语掠过深度应该被理解为意指加工刀具的 深度设定。在本申请中，将掠过深度测量值表示为负数，并且是从工 件表面的最外部分测量。例如，就刀具而言，-254微米的掠过深度意 指该刀具定位于工件表面最外面部分之下的254孩￡米处。为本申请的 目的，不小于特定值的掠过深度的叙述，应该被理解为意指该掠 过深度不会比该具体值更浅。反过来说，不大于，'特定值的掠过深 度的叙述，应该被理解为意指该掠过深度不会比该具体值更深。举例来说，-254微米的掠过深度可被认为比-127微米的掠过深度更大。用于本文时，利用低温流体冷却的步骤应该广义地解释为包括排放低温流体至表面(以液体、蒸气和/或液体-蒸气相的方式)的任何公知手段，其包括喷洒、喷射、导向、流动或飞濺等。措辞低温冷却、低温冷却剂，，或低温流体，，包括沸点低于-70°(3的任何流体。这可包括，但不限于，液化气体形式的氮(LIN)、氩(LAR)、氦(LHe)及二氧化碳(LC02)或这些气体混合物的液化气体。该^氐温流体可以呈液体、蒸气(气态)和/或液体-蒸气相，并且该j氐温流体可具有固体微粒，也可不具有固体微粒。通常，该等低温流体为液体，或混合了液体-蒸气相的流体。本专利技术包含在工件上执行非常浅的加工处理(在此称之为弹性处理)，同时，施加冷冻剂(例如，LIN)至该刀具及工件(后文称之为M氐温弹性处理)。优选地，该冷冻剂以公开号为2005/211029的美国专利申请所述的方式(在此称之为Zurecki工艺，，)施加。此外，优选将该冷冻剂导向该工件与该刀具接触的区域(后文称之为工具接触区)、正好在该工具4妄触区上游的区域、以及正好在该接触区下游的区域。此外，该弹性处理优选在执行精加工处理之后再在该工件上冲丸行，这是为了使该工件表面事先就已经较平滑。典型的精加工处理具有-0.005英寸至-0.015英寸(-127微米至-381微米)的掠过深度，而弹性处理通常在明显更浅的掠过深度处执行。本文中将更详细地描述，在精加工处理之后执行低温弹性处理来降低工件表面粗糙度且同时提高表面硬度及次表面硬度。此外，该表面的冷加工提高了该工件内的压缩残余应力，其使经精加工的物品产生改善了的磨损及疲劳性能。参照图1及图2,显示了用于实行本专利技术的示例性加工设备。该设备包括被支撑在机床,(未显示)内的工件ll。将可拆装地固定在刀架20内的车刀IO(也称为刀具或切削刀具)设定在期望的掠过深度处(分别参见图3中的Dl及图4中的D2)。当工件11以图1及图2所示的箭头所示的方向运动时，调整刀架20以提供加工处理。刀架20为刀具转塔(未显示)的一部分，该刀具转塔通常包括不止一个的刀架。设置包括喷嘴21的低温喷洒设备，以将低温流体22的喷射物或喷洒物输送至该车刀1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对加工表面进行加工的方法，所述方法包含：　使用定位于不大于－２５４微米的掠过深度处的第一切削工具在加工表面的至少一部分上执行第一加工处理；以及　当所述第一加工处理正在执行时，利用低温流体来冷却所述加工表面的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-7 60/916,369;US 2008-4-30 12/112,3671.一种对加工表面进行加工的方法，所述方法包含使用定位于不大于-254微米的掠过深度处的第一切削工具在加工表面的至少一部分上执行第一加工处理；以及当所述第一加工处理正在执行时，利用低温流体来冷却所述加工表面的至少一部分。2. 如权利要求l所迷的方法，进一步包含 在执行所述第一加工处理之前，使用定位于大于-254微米的掠过深度处的第二切削工具在所述加工表面的至少 一部分上执行第二加 工处理。3. 如权利要求2所述的方法，其中，执行所述第二加工处理包 含使用定位于不小于-381微米的掠过深度处的所述第二切削工具在 所述加工表面的至少一部分上4丸4亍所述第二加工处理。4. 如权利要求1所述的方法，其中，执行所述第一加工处理包 含使用定位于不大于-127微米的掠过深度处的所述第一切削工具在 所述加工表面的至少一部分上4丸行所述第一加工处理。5. 如权利要求1所述的方法，其中，'执行所述第一加工处理包 含使用定位于不大于-12.7微米的掠过深度处的所述第一切削工具在 所述加工表面的至少 一部分上执4于所述第 一加工处理。6. 如权利要求l所述的方法，进一步包含 在才丸行所述第一加工处理之前，利用所述j氐温流体来冷却所述加工表面的至少一部分一预定时段。7. 如权利要求l所述的方法，进一步包含 当所述第一加工处理正在执行时，利用所迷低温流体来冷却所述第一切削工具。8. 如权利要求l所述的方法，进一步包含 当所述第二加工处理正在执行时，利用所迷低温流体来冷却所述第二切削工具。9. 如权利要求l所述的方法，进一步包含 在所述第一加工处理期间，使所述第一切削工具保持在第一刀架中，所述第一刀架被附接至第一刀具转塔；以及在所述第二加工处理期间，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：R戈什，DJ吉布森，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]