本发明专利技术提供了一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统和采用所述轴承加工系统的轴承加工方法，在加工轴承时可对轴承的锤击速度、锤击前进速度和锤击角度进行精密控制，从而在轴承表面形成微小凹坑或油槽，将表面组织改性为纳米晶体，在轴承上施加压缩残余应力，以增加轴承的硬度，从而减小了轴承的摩擦系数和磨损率，提高了滚动接触疲劳强度。所述轴承加工系统包括：所述超声波纳米晶体表面改性剂；包含至少一个或多个传送系统和至少一个或多个驱动系统的本体；以及至少一个或多个结构旋转轴。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统及其轴承加工 方法，特别是涉及一种轴承加工系统，在使用超声波纳米晶体表面改性剂加工轴承时能对 轴承表面的锤击速度、锤击前进速度和锤击角度进行精密控制，以在轴承表面产生微小凹 坑或油槽，将轴承表面组织改性为纳米晶体，向轴承施加压缩残余应力以增加轴承硬度，减 小滑动或滚动时轴承的摩擦系数和磨损率，提高轴承滚动接触疲劳强度，及延长轴承弯曲、 扭曲、密封或挤压时的疲劳寿命，本专利技术还特别涉及一种使用超声波纳米晶体表面改性剂 的轴承加工方法。
技术介绍
轴承是指将机器的转动轴固定在预定位置并且转动该轴以支撑轴的重量和施加 在轴上的载荷的机械元件。由于轴承在高载荷和高速下会发生摩擦、弯曲、扭曲、密封或挤 压，因此需要具有高精度和高强度。为此，业内研究了多种专用加工方法，以延长轴承寿命 并减少摩擦损失。其中一种用于提高轴承硬度的专用加工方法是采用了物理气相沉积(PVD)或化 学气相沉积或离子注入的涂覆法，其能够减小轴承磨损率或相对摩擦系数。但是，如果采用 这种表面硬化加工方法，对轴承表面的均勻加工就比较困难。轴承如果滚动则会脱皮。采用喷丸加工、激光喷丸加工、深度滚动、超声波喷丸加工、射流喷丸加工等方法 对轴承表面施加压缩残余应力，能消除轴承机械加工的方向性，延长轴承疲劳寿命。图1示出了采用超声波的传统表面改性方法，图2示出了采用喷丸加工的传统表 面改性方法。在图1或图2的传统表面改性方法中，多个磨粒13或喷丸23被冲撞到待加 工材料14上。随后，材料14的相对突出部分在局部产生塑性变形，以获得材料14的光滑 表面粗糙度。现在将对传统表面改性方法进行详细解释。在采用超声波的传统表面改性方法 中，发电机18被供以动力，并将该动力转化为电能，然后将该电能传送至压电陶瓷17。压电 陶瓷17将该电能转化为机械能。升压器16将该机械能放大，放大的机械能对连接在升压 器16端部的工具15产生超声振动，使容器10内的抛光剂12流动。因此，所述多个磨粒14 由于抛光剂12的流动而进行不规则运动，从而对浸入容器10内的材料14的表面进行不规 则锤击。在采用喷丸加工的传统表面改性方法中，大量喷丸23在空气压力、离心力等的作 用下瞬间冲撞到材料14的表面，将压缩残余应力施加到材料14的表面。此外，进行表面加 工的目的是形成塑性加工凹坑，喷出喷丸23的出口 20在材料14上方移动，以获得一个连 续加工区域。在以上所述的传统表面改性方法中，多个喷丸23瞬间在预定加工区域内不规则 地冲撞到待加工材料表面，对所述材料进行锤击。这样，所述材料因加工粒子的运动而受到 打击和破坏以至破裂。换句话说，所述材料接收加工粒子的动能，所述材料的表面因此产生塑性变形，即，在所述材料的表面形成凹坑。但是，由于具有动能的大量粒子不规则地冲撞到所述材料的表面，加工所述材料 以获得均勻的表面粗糙度。在大多数情况下，此时所述材料的表面粗糙度不如材料加工前， 材料表面会形成含有润滑剂的油槽或微小凹坑。但是油槽或微小凹坑的尺寸、密度和样式 却无法控制。据此，当待加工材料的特定部分被分开来加工凹坑以限制表面粗糙度数值范围 时，所述传统表面改性方法难以被应用。另外，即使材料的形状很不规则或在材料内径上形 成凹坑，所述传统表面改性方法仍然难以被应用。此外，采用深度滚动的表面加工方法有利 于对待加工结构施加较强的压缩残余应力。但是，采用这种方法不可能形成凹坑结构，结构 的表面硬度和形状也受限。此外，由于待加工材料表面不规则地形成有锤击凹坑，在要求高强度的特定部分， 难以产生压缩残余应力。如果喷丸对材料轻微锤击，则压缩应力的大小或深度较低。这样， 鉴于强度不足，材料无法用作轴承材料。如果喷丸对材料强烈锤击，则压缩应力的大小或深 度较高。但是，材料表面会产生热变形或过度塑性变形以至破裂。这样，鉴于材料表面变粗 糙，需要进行额外加工。因此，需要使用表面改性剂和改性方法增加轴承的表面硬度和压缩残余应力，减 小滑动或滚动时的摩擦系数，均勻地润滑所述材料以获得高质量的轴承。为达到这一目的， 需要一个系统和一种方法，能够对待加工材料表面进行强烈锤击，控制要形成的凹坑的尺 寸、密度和样式，但不会加重材料表面热变形或表面粗糙度。
技术实现思路
本专利技术提供一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统和轴承加工方 法，能够对超声波纳米晶体表面改性剂的锤击速度、锤击前进速度和锤击角度等进行精密 控制，以控制微小凹坑的尺寸和方向以及每单位面积的凹坑接触次数，从而减小轴承滑动 或滚动时的摩擦系数和磨损率，延长轴承弯曲、扭曲、密封或挤压时的疲劳寿命。根据本专利技术的一个方面，提供了一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工 系统，包括与结构的表面接触、利用超声振动锤击该结构的表面的所述超声波纳米晶体表 面改性剂；包含至少一个或多个传送系统和至少一个或多个驱动系统的本体，其中，所述至 少一个或多个传送系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的线性运动，所述至少一个或 多个驱动系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的加工角度；以及包含固定和转动所述 结构的单元的至少一个或多个结构旋转轴。根据本专利技术的另一方面，提供了一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工 方法，包括根据轴承形状产生所述超声波纳米晶体表面改性剂的运动路径；确定加工参 数以加工具有轴承使用所需机械特征的所述轴承；根据所述运动路径和所述加工参数写入 加工程序；设置所述超声波纳米晶体表面改性剂；以及根据所述轴承的尺寸和形状安装专 用夹具。根据本专利技术，使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统可对超声波纳米晶 体表面改性剂的锤击速度、锤击前进速度和锤击角度等进行精密控制。这样，所述轴承加工 系统可以自由控制微小凹坑的尺寸和方向以及每单位面积的微小凹坑接触次数等，从而减小轴承滑动或滚动时的摩擦系数和磨损率。另外，所述轴承加工系统可以向轴承表面施加 压缩残余应力，增加轴承表面硬度，从而提高滚动接触疲劳强度。此外，所述轴承加工系统 可以延长轴承弯曲、扭曲、密封或挤压时的疲劳寿命。附图说明图1为采用超声波的传统表面改性方法示意图；图2为采用喷丸加工的传统表面改性方法示意图；图3为根据本专利技术实施例的使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统示 意图；图4为图3的超声波纳米晶体表面改性剂示意图；图5A为根据本专利技术实施例的安装在使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工 系统卡盘中的轴承示意图；图5B为根据本专利技术另一实施例的安装在使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承 加工系统卡盘中的轴承示意图；图6A为根据本专利技术实施例的以使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统 加工轴承内曲面的示意图；图6B为根据本专利技术另一实施例的以使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工 系统加工轴承外曲面的示意图；图6C为根据本专利技术实施例的超声波纳米晶体表面改性剂的锤击位置示意图；图7为根据本专利技术实施例的使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统的 工作过程流程图；图8为使用超声波纳米晶体表面改性剂加工轴承时静载荷和动载荷对轴承硬度 的影响示意图；图9为使用超声波纳米晶体表面改性剂加工轴承时静载荷和传送速度对轴承表 面粗糙度的影响示意图；图10为使本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统，其特征在于，包括：与结构的表面接触、利用超声振动锤击该结构的表面的所述超声波纳米晶体表面改性剂；包含至少一个或多个传送系统和至少一个或多个驱动系统的本体，其中，所述至少一个或多个传送系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的线性运动，所述至少一个或多个驱动系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的加工角度；以及包含固定和转动所述结构的单元的至少一个或多个结构旋转轴。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.05.14 KR 10-2008-00445061.一种使用超声波纳米晶体表面改性剂的轴承加工系统，其特征在于，包括与结构的表面接触、利用超声振动锤击该结构的表面的所述超声波纳米晶体表面改性剂；包含至少一个或多个传送系统和至少一个或多个驱动系统的本体，其中，所述至少一 个或多个传送系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的线性运动，所述至少一个或多个 驱动系统控制所述超声波纳米晶体表面改性剂的加工角度；以及包含固定和转动所述结构的单元的至少一个或多个结构旋转轴。2.如权利要求1所述的轴承加工系统，其特征在于，所述驱动系统包括控制所述超声 波纳米晶体表面改性剂加工角度的转轴和控制所述转轴角度的驱动电机。3.如权利要求1所述的轴承加工系统，其特征在于，所述结构旋转轴为卡盘和磁铁的 其中一种，其中，所述卡盘和所述磁铁的其中一种包括将所述轴承的部件固定、防止所述轴 承在加工时振动的夹具。4.如权利要求1所述的轴承加工系统，其特征在于，所述结构旋转轴为卡盘或磁铁的 其中一种，其中，所述卡盘和所述磁铁的其中一种包括将所述轴承的部件固定、防止所述轴 承在加工时振动的夹具。5.如权利要求1所述的轴承加工系统，其特征在于，使用所述超声波纳米晶体表面改 性剂加工所述轴承时，控制所述驱动系统，使所述超声波纳米晶体表面改性剂的锤击头与 所述轴承的接触表面法线重合。6.如权利要求3所述的轴承加工系统，其特征在于，所述夹具为支撑滚动轴承、球体或 滚筒的拱背和拱腹的专用夹具。7.如权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：片英植，朴正铉，金昌植，曺仁皓，
申请(专利权)人：机械设计有限公司，
类型：发明
国别省市：KR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。