[发明专利]用于机电辅助滚压抛光的设备与方法

说明书

技术领域

本专利申请涉及一种用于机电辅助滚压抛光的设备，而且涉及一种相应的用于机电辅助滚压抛光的方法。

背景技术

机械滚压抛光作为转动部件的加工后处理，已经属于现有技术水平。滚压抛光主要用于提高表面质量，其作为在先的、主要是机械加工之后的外加工或内加工。通过这种成形过程可以实现低粗糙深度和较高的接触比，并且可以在外表面提高材料硬度。

在滚压抛光时通过以下方式使表面粗糙度变得平滑：由一个或多个滚压抛光元件(以滚子、盘或球的形式)将粗糙尖峰的材料压入位于工具刻痕之间的槽内，并且使粗糙尖峰材料平整。表面轮廓的整平受到进入槽内的材料的流的影响。由此，通过抬高基面实现一致的表面平整。滚压抛光元件是经过硬化的，并且大多数具有高的表面光洁度。从而在通用机架中也被用作滚子、盘或球。

接近表面的层出现局部的强度增大取决于相关的机械加工参数：进给、切削深度或滚压力和旋转工件的圆周速度，以及滚子的几何形状。通过使表面平滑或抛光表面来消除微小切口。以材料去除的方式加工的工件以及韧性材料是这类冷成形方法的先决条件。

另一种方法是机电辅助滚压抛光(Electromechanically Assisted Roller Burnishing,EMRB)，利用该方法，通过多个滚压抛光体并在同时进行加热，将圆体的表面机械地压入并加强。通过直接在工件表面与工具表面之间的接触位置施加的高电流强度和低电压实现活跃位置处的高温。通过热输入和随后的冷却，引起了结构变化，并且利用这种变化实现了具有残余奥氏体的马氏体的形式的细粒结构。其结果是表面硬化。

一方面，受控热量通过接触位置传输到加工区，另一方面，与材料有关的冷却时间，都是问题。对滚压抛光元件上的高电流强度来说十分必要的这种接触也受到机械磨损的影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种设备和方法，利用该设备和方法、以低的工具磨损实现了对结构变化的最佳控制和工件的最高表面质量。

这首先涉及到用于机电辅助滚压抛光(EMRB)的设备，其中给出具有恰好一个电流引导滚压抛光元件的滚压抛光工具，用于对工件进行抛光，并且所述滚压抛光元件包括第一电接触元件，所述第一电接触元件用于在所述工件的第一位置电接触，并且所述设备进一步包括第二电接触元件，所述第二电接触元件用于在所述工件的第二位置电接触，其中所述第一电接触元件与所述第二电接触元件的位置相对于彼此被设置成以可设定的空间距离间隔开，使得在所述工件上移动所述滚压抛光元件时，所述工件中的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径总是长度相等的。本专利申请的内容“固定地可设置”应当理解为对传统加工工具(例如车床)的限制，利用所述加工工具所述电流通路的长度将自动地随着进给的增加而改变，这是不利的。“固定地”意味着所述工件中的所述第一电接触元件与所述第二电接触元件之间的电流路径的长度基本上保持相同。这当然不排除在加工过程中的任何重新调整，例如这可能是由于磨损、弹簧路径或者还由于组件轮廓(见下文)。

简要地叙述，在所述工件中通过共同引导(即携带或抓握)、电流连接(第二电接触元件)实现保持不变的电流路径长度。本质上，只有单个电流引导滚压抛光元件是绝对必要的，并且其可以服务于所需要的滚压力，以及服务于所述滚压抛光元件与所述工件之间的直接电流接触(然而，还可以给出进一步的滚压抛光工具，但随后其不应当被提供有电接触)。在所述单个滚压抛光元件与所述工件之间，电流的实现和由此进入到加工区的传输受到影响，并且等距离的电流路径随后进入到所述第二电接触元件中，这是由用于此的工件来接触的。本质上要理解的是，用于此的工件具有足够的导电性能，并且此处设想为尤其是金属或金属合金。

本发明可以应用在用于机电辅助滚压抛光的特别完整的设备中，所述设备包括所有组件(旋转驱动器，用于滚压抛光的夹具等等)。

“加工工具”在本申请的上下文中需要理解为车床、加工中心或铣床。

然而，对于滚压抛光重要的组件也可能并入到滚压抛光工具中，所述滚压抛光工具可以被夹紧或压入到加工工具的工具接收器中。以这种方式，将现有的加工工具廉价地改造为用于执行EMRB的设备是可能的。由此，将控制和调节装置安装到要被改造的滚压抛光工具中甚至是可能的，从而能够调节决定性的运行参数(电压/电流强度/温度和/或进给速度以及切削深度和机器滚压力)，并从而达到最佳的表面光洁度或所期望的结构变化。