[发明专利]硬化被加工物品的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年5月7日提交的美国临时专利申请60/916,369 及2008年4月30日提交的美国专利申请12/112,367的权益，在此以 引用方式将其全文并入本文。在此也以引用方式将2004年3月25日 提交的公开号为US 2005/211029A1的美国专利申请的全文并入本 文。

技术领域

本发明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。

背景技术

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 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。

发明内容

在一方面，本发明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，本发明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，本发明包含一种对加工表面进行加工的方法。使用 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 执行的同时，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，下列对本发明优选实施例的详细说明将能获 得更好的理解。为了例示本发明的目的，附图描述了目前优选的实施 例。不过，应当理解的是，本发明并不限于在附图中所示出的这些精 确配置和机构：

图1为显示了适用于本发明的示例性加工设备的等距视图；

图2为图5的例示性加工设备的截面图；

图3为显示了施加压缩力至一工件的加工工具的示意图；

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；

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。

具体实施方式

本发明包括一种加工方法，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。尽管本发明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发明包括 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、冲压、靠模加工、拉拔等 等。