[发明专利]一种细长管内壁旋转挤压强化装置和强化方法

说明书

本发明属于机械加工技术领域，公开了一种细长管内壁旋转挤压强化装置和强化方法，该装置包括依次安装有第一支撑座、第二支撑座和第三支撑座的导轨，第三支撑座底部固定有与导轨配合安装的滑块，且滑块与进给电机连接；第三支撑座安装有支撑杆，且支撑杆与旋转电机连接；第一支撑座和所述第二支撑座之间夹持被加工管件；加工时，先将支撑杆穿进被加工管件，支撑杆前端穿出被加工管件并安装滚压刀具；之后支撑杆在旋转电机驱动下做高速旋转运动，同时在进给电机驱动下由被加工管件中退出，滚压刀具在拉扭作用下实现对被加工管件内壁的旋转挤压强化，从而避免失稳现象的产生，具有提升强化质量，降低劳动强度，提高加工效率的优点。

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体的说，是涉及一种细长管内壁强化装置和强化方法。

背景技术

无缝管材在服役过程中的失效机制以疲劳损伤、腐蚀和磨损较为常见，特别是疲劳失效中裂纹起始于内表面缺陷。故目前多采用管内壁表面强化技术来提高其性能满足使用要求，其中包括喷丸、激光冲击、感应淬火、孔挤压等方式，在航空材料加工孔、各类材料管材内表面上均有应用，但这些加工方式还存在一些问题有待改进：

1.现有加工大多局限于对大直径圆孔及管件长径比较小的情况才可以使用，且并没有对大长径比的管件内壁处理的装置与工艺，对深小孔加工技术有待开发；

2.对于高功率激光器来说造价成本昂贵，加上激光冲击强化连接孔加工过程复杂，工艺还不够完善，故降低加工成本与简化装置尤为关键；

3.细长杆在加工过程中由于压力的作用易发生失稳现象，如果可以避免产生压力即可解决此问题。

发明内容

本发明要解决的是细长杆在内壁强化过程中易失稳的技术问题，而提供一种细长管内壁旋转挤压强化装置和强化方法，可以加工内径在毫米数量级，而长度在数米以上的细长管，能够避免失稳现象产生，具有提升强化质量，降低劳动强度，提高加工效率的优点。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种细长管内壁旋转挤压强化装置，包括安装有第一支撑座、第二支撑座和第三支撑座的导轨，所述第二支撑座设置在所述第一支撑座和所述第三支撑座之间；所述第三支撑座底部固定有与所述导轨配合安装的滑块，且所述滑块与进给电机连接；所述第三支撑座安装有支撑杆，且所述支撑杆与旋转电机连接；所述第一支撑座和所述第二支撑座之间夹持被加工管件，所述被加工管件在加工前可由所述支撑杆穿进，所述支撑杆前端穿出所述被加工管件并安装有滚压刀具，所述滚压刀具用于在所述支撑杆由所述被加工管件中退出过程中做高速旋转运动，通过拉扭作用实现对所述被加工管件的内壁旋转挤压强化。

进一步地，所述被加工管件两端分别通过卡盘夹持固定于所述第一支撑座和所述第二支撑座。

进一步地，所述第三支撑座通过夹具安装所述支撑杆，所述夹具由内部夹持单元和外部固定单元构成，所述内部夹持单元可相对所述外部固定单元旋转。

进一步地，所述第一支撑座和所述第二支撑座均通过螺栓与所述导轨连接。

一种基于上述细长管内壁旋转挤压强化装置的强化方法，先将所述支撑杆穿进所述被加工管件，所述支撑杆前端穿出所述被加工管件并安装所述滚压刀具；之后所述支撑杆在所述旋转电机驱动下做高速旋转运动，同时在所述进给电机驱动下由所述被加工管件中退出，所述滚压刀具在拉扭作用下实现对所述被加工管件内壁的旋转挤压强化。

本发明的有益效果是：

(一)本发明提供的一种细长管内壁旋转挤压强化装置和强化方法，可使支撑杆退出被加工管件的过程中，利用滚压刀具在拉扭作用下实现对被加工管件内壁的旋转挤压强化，由材料力学可知此过程中支撑杆受到的是拉力，因此可以避免产生受轴向压力导致被加工管件弯曲变形，也就是可以避免失稳现象的产生。