一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构的制作方法

1.本发明属于冷加工强化技术领域，涉及一种应用于轨道车辆车轴轴身表面强化并实时监测滚压力的伺服进给机构，特别适用于轨道车辆用车轴的轴身圆弧段和直线段表面滚压强化。


背景技术：

2.车轴是轨道车辆承载重量和安全运行的关键件，长期承受运行颠簸中的交变载荷的作用，在长时间大载荷、滑动摩擦条件下工作，车轴表面常会产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩散，最终导致车轴过早的疲劳失效。因此，改变轨道车辆车轴材料的表面性能，提高车轴表面的耐磨性、抗疲劳性，延长其使用寿命非常重要。
3.车轴轴身的精加工目前采用磨削加工，通过磨削加工后的车轴尺寸精度及表面质量得到了极大的提高，但是磨削表面易产生残余拉应力，是降低车轴抗疲劳性能和耐腐蚀性能的主要因素，使车轴易产生疲劳裂纹，为了解决这一问题，改善磨削加工后的表面应力状态，提高表面质量，采用滚压技术对车轴表面进行强化处理，被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余压应力层，硬度和强度提高，改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。
4.目前，轨道车辆用车轴生产厂家的车轴滚压强化主要采用数控车床或人工依据个人经验通过普通车床刀架位置装夹小圆弧滚压刀具对车轴圆弧段和直线段进行表面强化，数控车床则适合进行5kn以下的抛光滚压，滚压力小，强化效果不明显，而且普通车床在滚压过程中滚压力大小未知且不可控，自动化程度较低，准确性和稳定性差，难以满足现代化生产需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构。该机构采用液压伺服控制，通过光栅尺闭环控制进行精确定位，滚压装置通过液压缸的推进施力滚压，在液压缸活塞杆与连接处安装单向测力传感器进行滚压力采集，实现车轴轴身圆弧段和直线段在强力数控滚压过程中高精度进给，并进行滚压力实时监测。
6.本发明是通过下述技术方案实现的：本发明提供的一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构。该机构主要由滑枕、平键、机座、侧板、圆螺母、单向力传感器、伺服液压缸、滑体、上盖板、防尘盖、滚柱直线导轨副、限位开关架、限位开关、感应架、光栅尺、连接块等组成。两组机座呈相对布置，伺服进给机构采用伺服液压缸驱动，通过液压站提供的液压压力，滑体两侧采用滚柱直线导轨保证伺服进给机构刚度及直线精度，配置光栅尺进行闭环控制，保证伺服进给机构的定位精度，将滚压刀具安装在伺服进给机构中滑体的前端，采用伺服液压缸驱动保证滚压过程中的滚压力，配置单向力传感器，实时监测滚压力情况。
7.两组机座以滑枕中心为对称线相对固定安装在滑枕安装面上，分别通过平键进行
定位，使机座两侧内壁滑块槽的定位面在同一平面上，滚柱导轨滑块固定安装在机座两侧内壁滑块槽内，导轨对称安装在滑体两侧，伺服液压缸缸套与滑体刚性连接，使两组伺服液压缸中心线同心、与滑枕安装面平行并于滑枕中心线垂直，光栅尺的读数头通过连接块固定安装在机座内壁，光栅尺刚性安装在滑体上随滑体移动，限位开关支架固定安装在机座内壁，限位开关固定安装在限位开关支架上，感应架安装在滑体上，进行滑体的前后极限位置限制，伺服液压缸活塞杆穿过侧板的安装孔，通过两支圆螺母锁紧实现刚性连接，在机座与活塞杆中间安装单向力传感器，侧板固定安装在机座的尾部，上盖板固定安装在机座上方，防尘盖固定安装在上盖板上方，伺服比例阀输入输出管路与伺服油缸输入输出口通过不锈钢管和焊接管接头进行密封连接，通过液压软管与液压站连接，进行闭环控制，实现伺服进给机构高精度进给，实时监测滚压力情况。
8.伺服进给机构包含两组相对进给机构，可同时相对伺服同步进给，带动滚压刀具进行强力滚压，车轴承受相反方向的滚压力，使车轴径向受力平衡，机床不受径向的力，也可进行单侧伺服进给，适合进行小滚压力的抛光滚压。
9.有益效果：轨道车辆用车轴的常规滚压方式主要采用的是普通车床或数控车床装夹滚压刀具进行手动滚压，滚压力小，并且无法获得滚压力数据，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点是：伺服进给机构刚性好，精度高，稳定性高，滚压力实时监控，特别适用于强力数控滚压强化，通过数控程序的插补，实现车轴轴身的圆弧段和直线段数控自动滚压强化，实时监测滚压过程中的滚压力数据，明显提高滚压加工精度和均匀性。因此有必要研发一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构。
附图说明
10.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
11.图1是本发明提供一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构主视图。
12.图2是本发明提供一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构俯视图。
13.图3是本发明提供一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构左视图。
14.图4是本发明提供一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构剖视图。
15.其中：1、滑枕；2、平键；3、机座；4、侧板；5、圆螺母；6、单向力传感器；7、伺服液压缸；701、伺服液压缸缸套；702、伺服液压缸活塞杆；8、滑体；9、上盖板；10、防尘盖；11、滚柱直线导轨副；1101、导轨；1102、滑块；12、限位开关架；13、限位开关；14、感应架；15、光栅尺；1501、光栅尺本体；1502、读数头；16、连接块。
具体实施方式
16.参照图1、图2、图3、图4，本发明提供的一种用于车轴滚压强化实时监测滚压力的伺服进给机构的结构示意，主要包括滑枕1、平键2、机座3、侧板4、圆螺母5、单向力传感器6、伺服液压缸7、伺服液压缸缸套701、伺服液压缸活塞杆702、滑体8、上盖板9、防尘盖10、滚柱
直线导轨副11、导轨1101、滑块1102、限位开关架12、限位开关13、感应架14、光栅尺15、光栅尺本体1501、读数头1502、连接块16。
17.两组机座3以滑枕1中心为对称线相对称固定安装在滑枕1安装面上，分别通过平键2进行定位，提高伺服进给机构刚度，机座3两侧内壁滑块槽的定位面保证在同一平面上，滚柱导轨滑块1102固定安装在机座3两侧内壁滑块槽内，保证滚柱导轨滑块1102定位面在同一平面上，且轴线平行，导轨1101对称安装在滑体8两侧，伺服液压缸7带动滑体8前后移动，伺服液压缸缸套701与滑体8刚性连接，通过滑体8定位孔定位，使两组伺服液压缸7中心线同心、与滑枕1安装面平行并与滑枕1中心线垂直，光栅尺15的读数头1502通过连接块16固定安装在机座3内壁，光栅尺本体1501刚性安装在滑体8上随滑体8移动，限位开关支架12固定安装在机座3内壁，限位开关13固定安装在限位开关支架12上，感应架14安装在滑体8上，限制滑体8的前后极限位置，伺服液压缸活塞杆702穿过侧板4的安装孔，通过两支圆螺母4锁紧实现刚性连接，在机座3与伺服液压缸活塞杆702中间安装单向力传感器6，侧板4固定安装在机座3的尾部，上盖板9固定安装在机座3上方，防尘盖10固定安装在上盖板9上方进行有效防护，伺服比例阀的输入输出管路与伺服液压缸输入输出接口通过不锈钢管和焊接管接头进行密封连接，通过液压软管与液压站连接，进行闭环控制，实现伺服进给机构高精度进给，实时监测滚压力情况。
18.伺服进给机构包含两组相对进给机构，可同时相对伺服同步进给，带动滚压刀具进行强力滚压，车轴承受相反方向的滚压力，使车轴径向受力平衡，机床不受径向的力，也可进行单侧伺服进给，适合进行小滚压力的抛光滚压。
19.凡运用本发明中说明书及图示内容所介绍的等效技术变化，均包含与本发明的保护范围内。