本发明涉及一种平面滚压刀具，尤其是一种滚压力恒定的平面滚压刀具。
背景技术：
滚压法是指在滚压刀具的作用下，外力诱导金属材料表面发生强塑性变形，通过近表层材料的塑性流动激活晶体内部的位错、层错等非平衡缺陷，通过位错增殖、孪生、滑移等晶体学运动将小角大晶界逐渐切割为大角小晶界，实现表面大晶粒被分割细化为超细晶或纳米晶。滚压加工是无切屑加工的一种，它不仅可以达到很高的光洁度，而且可提高被加工零件的机械性能——表面硬度、材料的疲劳性能、材料的耐腐蚀性能等。滚压法的实质是利用高硬度的无刃工具——滚珠或滚轮，使其对被加工表面造成局部高压。由于工具沿被加工表面滚动，形成了表面材料的弹性-塑性变形，使前一工序留于表面的微观凸峰被碾平，并且使材料的表层晶粒变小，最终变成纳米晶。
滚压刀具通过刀柄与铣床等机床的主轴连接，带动刀头转动，从而带动刀头上的滚轮在工件表面滚动来实现滚压加工。滚压刀具一般分为刚性和弹性两种。对于刚性结构的滚压刀具，只适合于滚压粗大的零件，传统的滚压器是无弹性的，加工是刚性的，易使工件表面产生“麻点”、“起皮”等缺陷。刚性滚压时，工艺系统刚性差将造成滚压力的波动，使表面质量不均匀。当滚轮的滚压力和滚压件的材料很均匀时，才能获得良好的滚压效果。在表面质量要求高的滚压加工时，目前常见的滚压刀具在加工的过程中由于机械振动或者机械本身的设计并不能保证刀具与工件之间的滚压力为一个恒定的值，这样滚压效果相比较恒力下的滚压加工，加工效果较差。
技术实现要素：
为克服现有滚压刀具存在滚压力不恒定的不足，本发明提供一种给予恒定滚压力、滚压效果较好的滚压力恒定的平面滚压刀具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种滚压力恒定的平面滚压刀具，包括刀柄和刀头，所述刀柄上设有与机床主轴配合的轴孔，所述刀头包括刀柄连接块、用于检测工件表面滚压力的力传感器、气压压板、恒力气缸、刀柄连接架和滚轮组件，所述刀柄连接块位于刀柄的下方并与刀柄固定连接，所述刀柄连接架位于所述刀柄连接块的下方并与刀柄连接块固定连接，所述刀柄连接架为中空结构，所述刀柄连接架的上端内设有底座，所述底座位于刀柄连接块的下方并与刀柄连接块固定连接；
所述恒力气缸位于刀柄连接架内并布置在底座的下方，所述恒力气缸包括缸筒、储气套和活塞，所述缸筒位于所述储气套内，所述储气套的上部设有进气腔，所述储气套的下部设有出气腔，所述缸筒的上部设有与所述进气腔连通的缸筒进气口，所述缸筒的下部设有与所述出气腔连通的缸筒出气口，所述刀柄连接架的外壁上部设有与进气装置连接的进气组件，所述刀柄连接架的外壁下部设有出气组件，所述刀柄连接架的上部设有连接架进气口，所述刀柄连接架的下部设有连接架出气口，所述储气套的上部设有储气套进气口，所述储气套的下部设有储气套出气口，所述进气组件与所述连接架进气口连通，所述连接架进气口与所述储气套进气口连通，所述储气套进气口与所述进气腔连通，所述出气腔与所述储气套出气口连通，所述储气套出气口与所述连接架出气口连通，所述连接架出气口通过所述出气组件与外界大气连通；
所述刀柄连接架的下部内设有端盖，所述端盖位于所述储气套的下方，所述活塞自下而上穿过端盖位于所述缸筒内，所述力传感器位于缸筒内并安装在所述底座的底面上，所述气压压板的顶面安装在力传感器的底面上；所述活塞位于所述气压压板的下方并与气压压板之间设有间隙；所述活塞与缸筒之间设有密封圈；
所述滚轮组件包括滚轮安装座、两个滚轮和滚轮安装轴，所述滚轮安装座为T型，所述滚轮安装座的下端的左右两侧分别设有所述滚轮安装轴，两个滚轮可转动地安装在所述滚轮安装轴上并对称布置；所述滚轮安装座的外壁与所述刀柄连接架的下端内壁贴合并与活塞的下端连接；所述滚轮安装座与活塞一体成型；
所述底座和刀柄上分别开有出气孔，所述底座的出气孔分别与缸筒的内腔、刀柄的出气孔连通；
所述活塞的上端中心开有活塞进气孔，活塞上沿圆周均布第一径向节流孔，第一径向节流孔与活塞进气孔连通，第一径向节流孔内安装节流塞；第一径向节流孔沿轴向方向设有两组；
所述活塞上开有第一卸压槽，所述第一卸压槽包括活塞外圆柱面上沿圆周方向的凹槽、凹槽内均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的轴向盲孔，所述轴向盲孔通向缸筒的内腔，凹槽位于第一径向节流孔的侧面且靠近活塞的上端；第一卸压槽与第一径向节流孔、活塞进气孔间相互隔离；
所述力传感器与机床控制装置连接，所述控制装置与进气装置连接。
进一步，两个滚轮分别通过轴承可转动地安装在滚轮安装轴上，所述轴承与滚轮安装座的下端之间还设有用于轴承定位的定位套筒，所述滚轮安装轴的端部分别通过锁紧螺母锁紧。
再进一步，所述进气组件包括进气口固定件、进气口导管和进气口比例阀，所述进气口固定件可转动的套装在刀柄连接架的外壁上，所述进气口固定件与刀柄连接架之间还设有进气口密封橡胶圈，所述进气口导管通过进气口比例阀与所述进气口固定件的进气腔连通，所述进气口固定件的进气腔与连接架进气口连通；
所述出气组件包括出气口固定件、出气口导管和出气口比例阀，所述出气口固定件可转动的套装在刀柄连接架的外壁上，所述出气口固定件与刀柄连接架之间还设有出气口密封橡胶圈，所述连接架出气口与出气口固定件的出气腔连通，所述出气口固定件的出气腔与出气口导管连通，所述出气口导管通过出气口比例阀与外界大气连通。
本发明的有益效果：通过在刀具上加装一个恒力气缸，保证滚压力处在一个恒定的值，大大改善了滚压的效果；此外，恒力气缸在滚压过程中能起到缓冲的作用，能够使滚轮保持相同的滚压力，工件表面变形量一致，故可获得均匀光整的滚压表面。
附图说明
图1是一种滚压力恒定的平面滚压刀具的剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参照图1，一种滚压力恒定的平面滚压刀具，包括刀柄1和刀头，所述刀柄1上设有与机床主轴配合的轴孔，所述刀头包括刀柄连接块2、用于检测工件表面滚压力的力传感器5、气压压板6、恒力气缸、刀柄连接架4和滚轮组件，所述刀柄连接块2位于刀柄1的下方并与刀柄1固定连接，所述刀柄连接架4位于所述刀柄连接块2的下方并与刀柄连接块2固定连接，所述刀柄连接架4为中空结构，所述刀柄连接架4的上端内设有底座3，所述底座3位于刀柄连接块2的下方并与刀柄连接块2固定连接；
所述恒力气缸位于刀柄连接架4内并布置在底座3的下方，所述恒力气缸包括缸筒7、储气套8和活塞9，所述缸筒7位于所述储气套8内，所述储气套8的上部设有进气腔，所述储气套8的下部设有出气腔，所述缸筒7的上部设有与所述进气腔连通的缸筒进气口，所述缸筒7的下部设有与所述出气腔连通的缸筒出气口，所述刀柄连接架4的外壁上部设有与进气装置连接的进气组件，所述刀柄连接架4的外壁下部设有出气组件，所述刀柄连接架4的上部设有连接架进气口，所述刀柄连接架4的下部设有连接架出气口，所述储气套8的上部设有储气套进气口，所述储气套8的下部设有储气套出气口，所述进气组件与所述连接架进气口连通，所述连接架进气口与所述储气套进气口连通，所述储气套进气口与所述进气腔连通，所述出气腔与所述储气套出气口连通，所述储气套出气口与所述连接架出气口连通，所述连接架出气口通过所述出气组件与外界大气连通；
所述刀柄连接架4的下部内设有端盖11，所述端盖11位于所述储气套8的下方，所述活塞9自下而上穿过端盖11位于所述缸筒7内，所述力传感器5位于缸筒7内并安装在所述底座3的底面上，所述气压压板6的顶面安装在力传感器5的底面上；所述活塞9位于所述气压压板6下方并与气压压板6之间设有间隙；所述活塞9与缸筒7间设有密封圈10；
所述滚轮组件包括滚轮安装座、两个滚轮12和滚轮安装轴，所述滚轮安装座为T型，所述滚轮安装座的下端的左右两侧分别设有所述滚轮安装轴，两个滚轮12可转动地安装在所述滚轮安装轴上并对称布置；所述滚轮安装座的外壁与所述刀柄连接架4的下端内壁贴合并与活塞9的下端连接；所述滚轮安装座与活塞9一体成型；
所述底座3和刀柄1上分别开有出气孔，所述底座3的出气孔分别与缸筒7的内腔、刀柄1的出气孔连通；
所述活塞9的上端中心开有活塞进气孔，活塞9上沿圆周均布第一径向节流孔，第一径向节流孔与活塞进气孔连通，第一径向节流孔内安装节流塞；第一径向节流孔沿轴向方向设有两组；
所述活塞9上开有第一卸压槽，所述第一卸压槽包括活塞外圆柱面上沿圆周方向的凹槽、凹槽内均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的轴向盲孔，所述轴向盲孔通向缸筒的内腔，凹槽位于第一径向节流孔的侧面且靠近活塞的上端；第一卸压槽与第一径向节流孔、活塞进气孔间相互隔离；
所述力传感器5与机床控制装置连接，所述控制装置与进气装置连接。
进一步，两个滚轮12分别通过轴承可转动地安装在滚轮安装轴上，所述轴承与滚轮安装座的下端之间还设有用于轴承定位的定位套筒14，所述滚轮安装轴的端部分别通过锁紧螺母13锁紧。
再进一步，所述进气组件包括进气口固定件20、进气口导管21和进气口比例阀22，所述进气口固定件20可转动的套装在刀柄连接架4的外壁上，所述进气口固定件20与刀柄连接架4之间还设有进气口密封橡胶圈19，所述进气口导管21通过进气口比例阀22与所述进气口固定件20的进气腔连通，所述进气口固定件20的进气腔与连接架进气口连通；
所述出气组件包括出气口固定件16、出气口导管17和出气口比例阀18，所述出气口固定件16可转动的套装在刀柄连接架4的外壁上，所述出气口固定件16与刀柄连接架4之间还设有出气口密封橡胶圈15，所述连接架出气口与出气口固定件16的出气腔连通，所述出气口固定件16的出气腔与出气口导管7连通，所述出气口导管7通过出气口比例阀18与外界大气连通。
本实施例中，刀柄1成锥体形状，上端中心开有螺纹轴孔，能够被铣床等设备的主轴所装夹；刀柄连接块2的上部形状和刀柄1相契合，刀柄1的底部设有导向圆柱，保证刀柄1和刀柄连接块2的同轴度以及便于各螺纹孔定位；刀柄1和刀柄连接块2通过正立的内六角螺钉连接，刀柄连接块2上部开有四个螺纹孔用来和刀柄1连接，安装的时候只要把刀柄1和刀柄连接块2相应的凸台与台阶对齐合上就行了。
所述活塞套装在缸筒7内且与缸筒7内壁间存在极小间隙，活塞9穿过端盖，且和端盖11间形成极小间隙；所述气压压板6套装在缸筒7内且与缸筒7内壁间存在极小间隙；所述储气套8与缸筒7间采用O型圈密封。
所述滚轮安装座的下端的左右两侧分别伸出两个滚轮安装轴，滚轮安装轴在靠近滚轮安装座的一端设有凸台，先将定位套筒14穿入滚轮安装轴，靠着凸台，再穿入滚轮12，滚轮安装轴的最外边的端部有螺纹将锁紧螺母13拧入使滚轮12固定；两个定位套筒的作用主要是保证两个滚轮对于中心线的对称度，并且使滚轮12固定，滚轮12的形状是特殊设计的是为了保证刀具在X-Y平面运动时不会损伤材料表面；由于活塞与滚轮安装座一体成型，因此活塞9、滚轮12和定位套筒14作为一体式零件，保证他们能够同时旋转。
本发明的工作过程为：
当滚轮12下压工件表面时，被加工的工件表面给滚轮12一个向上的力，与滚轮安装座一体成型的活塞9便会向上运动，活塞9便推着缸筒7内腔内的气体向上运动，气体便会对气压压板6产生向上的推力，气压压板6与力传感器5连接，因此力传感器5也会受力并检测力的大小；然后力传感器5通过信号连接线将滚压力信号输出到机床控制装置的显示仪表上，这样刀头滚压工件表面的滚压力值都显示在了显示仪表上，每个滚压力值下，工件表面的加工效果不同，通过机床控制装置调节刀柄连接架4的进气装置的进气大小，进气装置的气体通过进气组件进入刀柄连接架4的连接架进气口，连接架进气口通过储气套进气口进入进气腔，然后从进气腔通过缸筒进气口进入缸筒7的内腔，结合活塞上相应结构的设计，然后推动活塞9向下运动，进而滚轮组件也向下运动，从而实现恒定滚压力的滚压。