[发明专利]一种在金属构件表层制备微纳米梯度组织的方法及装置

权利要求书

1.一种在金属构件表层制备微纳米梯度组织的方法，包括如下步骤：

(1)将加工构件装卡到机床上，调整构件中心线，使得其中心线与机床主轴中心线重合；

(2)将多个轧辊均匀安装在辊架上，根据构件的直径确定轧辊的位置，通过轧辊进退调整机构精确调整轧辊位置，使得每个轧辊与构件之间的间隙相同；

(3)采用塞尺测量轧辊到构件的间隙，调整轧辊进退调整机构刻度尺的位置，使得轧辊进退调整机构刻度尺显示的数据与塞尺测量数据一致；

(4)设计道次压下量，并采用多个同步轧辊进退调整机构，使得多个轧辊同步向被旋碾构件移动，实现多个轧辊对构件具有相同的压下量；然后，启动冷却润滑系统，对构件和轧辊进行冷却；

(5)启动机床，构件做高速旋转运动，轧辊和辊架一起沿构件轴向进给，多个轧辊在摩擦力的作用下同时自转，对构件同时进行旋碾塑性变形，旋碾即旋轧碾压；

(6)对步骤(4)和(5)反复交替进行，对构件进行多道次旋碾，直到在构件表层获得一层微纳米级超细梯度组织。

2.根据权利要求1所述的在金属构件表层制备微纳米梯度组织的方法，其特征在于：所述轧辊的材料为GCr15轴承钢或Cr12MoV模具钢；所述轧辊的压下量为0.04mm～0.2mm；所述构件的转速为2r/s～16r/s，轧辊的轴向进给量为0.1mm/s～1.2mm/s。

3.根据权利要求1所述的在金属构件表层制备微纳米梯度组织的方法，其特征在于：所述构件经过多道次旋碾后，构件表层微纳米梯度组织的厚度为100μm～1000μm。

4.根据权利要求1所述的在金属构件表层制备微纳米梯度组织的方法，其特征在于：所述轧辊进退调整机构刻度尺等分刻度的每一分度表示0.01mm，刻度尺准确到0.01mm；确定轧辊与构件间隙为零的位置后，刻度尺上的负数表示轧辊压下量，正数表示轧辊与构件之间的间隙值。

5.一种在金属构件表层制备微纳米梯度组织的装置，其特征在于：主要包括轧辊、轧辊进退调整机构、辊架、辊架固定及进给机构以及润滑冷却系统，所述轧辊与所述轧辊进退调整机构相连接，所述轧辊进退调整机构与所述辊架相连接，所述辊架与所述辊架固定及进给机构相连接，所述辊架固定及进给机构与所述润滑冷却系统相连接；所述轧辊的辊面包括压下变形段和精整压光段两部分，压下变形段为一个或多个光滑球形圆弧曲面，精整压光段为圆柱面；所述轧辊进退调整机构主要包括楔块、手轮、套、蜗杆盖、蜗杆、大齿轮、大轴承压环、紧固螺杆、大轴承、套盖、连接块、小轴承压环、小轴承、小齿轮、空心螺杆、芯杆、制动块、微调螺母、锁紧螺母、连接螺母、测量套管、刻度尺和固定套管；套与套筒之间采用螺杆连接，楔块和芯杆之间采用连接块连接，套内装有大轴承和小轴承，通过大轴承压环和小轴承压环和紧固螺杆固定；套盖内装有同样的大轴承和小轴承，同样通过压环和螺杆固定；将大齿轮和小齿轮的颈部插入套盖内的大轴承和小轴承内，并通过紧固螺杆将套盖固定在套上；蜗杆与大齿轮啮合，手轮与蜗杆连接，空心螺杆与小齿轮啮合，微调螺母和锁紧螺母通过螺纹安装在空心螺杆和芯杆上，刻度尺通过螺纹固定在固定套管上，测量套管连接在空心螺杆上；所述辊架主要包括开口槽、轴承座、第一轴承、垫块、第二轴承、轴座后压盖、轴承压环、紧固螺母、空心轴、紧固螺杆、套筒、轴承座垫板和轴座前压盖；空心轴安装在第一轴承、垫块和第二轴承上，通过轴承压环和紧固螺母将第一轴承和第二轴承与空心轴固定；将装配好的空心轴与第一轴承和第二轴承放入轴承座，通过轴座前压盖固定在轴承座上，然后通过紧固螺杆将轴座后压盖固定在轴承座上，在轴承座的底端连接上轴承座垫板，带有垫板的多个轴承座位于套筒的开口槽上；所述轧辊进退调整机构通过蜗轮蜗杆和楔块调整，通过大齿轮的外齿与蜗杆啮合形成蜗轮蜗杆传动，大齿轮的内齿同多个小齿轮啮合，小齿轮内螺纹与螺杆形成螺母螺杆传动；大齿轮跟随蜗杆转动，大齿轮的内齿带动多个小齿轮同步旋转，多个小齿轮同步旋转带动多个螺杆同步前后运动，推动连接在多个螺杆上的多个楔块同步前后运动，通过楔块前后运动推动多个轧辊同步向构件进退。