本发明属于金属材料滚压加工，具体涉及一种轴类零件的低塑性滚压加工平台。
背景技术：
1、轴类零件在工程和制造领域中有着广泛的应用场景，在机械传动系统中，轴类零件用于连接不同部件，传递动力和扭矩，如汽车的传动轴、工业设备中的传动轴等。在电机中轴类零件作为电机的转子轴，用于连接电机转子和传动装置，如工业电机、家用电器中的电机等。在液压泵和风扇等常用设备上轴类零件用以传递动力以产生流体和气流。在服役期间，轴类零件通常需承受来自传动系统的扭矩和轴向负载。并且由于轴类零件常处于高速旋转或频繁运动状态，需要具备良好的耐磨性和耐久性，以减少摩擦损失和延长使用寿命。
2、低塑性滚压是一种先进的表面处理技术，主要用于提高金属零件的表面质量、耐磨性和疲劳寿命。在低塑性滚压加工期间，通过高压液体支撑滚珠挤压待加工工件，通过滚珠与工件之间的相互作用，使工件表层材料发生塑性变形。由于工件表面形貌是凹凸不平类似峰峦状的结构，当高硬度滚珠与“山峰”接触，将凸出部分压低，导致材料发生塑性流动，多余的材料会填入“峰谷”中，从而有效的降低工件表面粗糙度。同时低塑性滚压加工还会改变工件表层和次表层材料结构，细化表层晶粒，提高表面硬度，引入对工件服役性能有益的残余压应力。但是由于低塑性滚压加工需要对工件施加较大的径向作用力，在加工过程中容易导致工件轴线偏移，尤其是长径比较大(>5)的轴类零件，加工期间的轴线偏移现象更为明显，最终导致表面加工质量不理想，严重的导致零件投入无法使用。因此本发明通过设计并搭建一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，有效的解决在加工期间导致的表面强化质量不均匀，零件轴线偏移等问题。
技术实现思路
1、为了克服已有技术对轴类零件进行低塑性滚压加工期间所导致的工件轴线偏移，表面强化质量不均匀的不足，本发明提供了一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，利用滚压刀具结构，能够相互抵消各刀具对于零件所施加的径向作用力，在不减弱低塑性滚压加工所带来的有益强化效果的同时解决了上述技术问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，包括车床、安装于车床上的三爪卡盘、滚刀组件、刀具安装卡盘、卡盘安装尾座、伺服电动缸和液压系统；所述三爪卡盘与刀具安装卡盘中心通孔轴线重合，所述三爪卡盘用于安装待加工的轴类零件，移动所述卡盘安装尾座，使工件穿过刀具安装卡盘的中心通孔，收缩刀具安装卡盘使滚刀组件头部滚珠与工件接触，所述液压系统提供高压液体支撑所述滚刀组件的滚珠，车床主轴旋转带动使用三爪卡盘夹持的工件旋转，通过滚珠对工件表面施加径向载荷对工件圆周表面进行滚压加工；所述伺服电动缸用于控制卡盘安装尾座的进给运动，实现沿工件轴线方向的进给，以此完成对工件表面的滚压加工。
4、进一步，所述滚刀组件安装在刀具安装卡盘上，设置三套滚刀组件呈环形阵列分布，彼此间隔角度为120度，所述刀具安装卡盘固定安装在卡盘安装尾座上，固定后刀具安装卡盘中心通孔轴线与车床主轴轴线重合，所述卡盘安装尾座垂直对称面上设有圆形通孔，其通孔轴线与车床主轴轴线重合，卡盘安装尾座安装于车床导轨上。
5、再进一步，所述滚刀组件包括刀具外壳、第一密封圈、锥阀、复位弹簧、连接杆、定位弹簧、第二密封圈、刀盖和滚珠，所述刀具外壳设置有中心通孔，所述滚刀组件通过刀具外壳进油口设置的内螺纹与液压油管连接，锥阀安装于刀具外壳内部，刀具外壳内部设置有第一环形限位槽，用以顶住锥阀尖端，锥阀另一端套装复位弹簧，复位弹簧另一端顶住连接杆进油端；刀具外壳出油口设置内螺纹与第二环形限位槽，出油口内螺纹与连接杆上的外螺纹配合连接，第二环形限位槽用以安装第一密封圈；所述连接杆出油端设置外螺纹与刀盖进油口设置的内螺纹配合连接，刀盖进油端设置环形限位槽用以安装第二密封圈，定位弹簧大端设置在连接杆出油口端面上，滚珠设置在定位弹簧小端上，连接杆与刀盖相连，通过定位弹簧将滚珠定位并与刀盖内部的圆形曲面配合。
6、在所述卡盘安装尾座远离刀具安装卡盘的端面上与所述伺服电动缸的伸缩杆相连接，所述伺服电动缸安装座固定在车床外的固定安装面上。
7、所述液压系统包括油箱、电机、液压泵、单向阀、溢流阀、压力表、第一同步阀、第二同步阀和液压油管，所述油箱设置在车床溜板箱对面，电机与液压泵通过联轴器相连，通过液压油管连接液压泵与单向阀，单向阀连接第一同步阀进油口，第一同步阀的第一出油口通过液压软管与第一滚刀组件的刀具外壳相连，第一同步阀的第二出油口连接第二同步阀的进油口，第二同步阀的两个出油口分别与第二，第三滚刀组件的刀具外壳相连。在单向阀与第一同步阀相连的油路上外接溢流阀进油口，溢流阀出油口连接油箱，在单向阀与第一同步阀相接的油路上安装压力表。
8、本发明的有益效果主要表现在：
9、1)提高工件的加工精度：通过设计环形阵列分部的三组滚刀组件，每组滚刀组件的刀具外壳中心通孔轴线间的间隔角度为120度，且三组滚刀组件的轴线相交点位于车床主轴轴线上，能够有效的解决工件在加工期间发生的轴线偏斜现象。
10、2)使滚压加工表面质量更均匀：通过滚刀组件的环形排列使得滚珠对工件的径向力总体平衡，工件在加工期间不容易发生偏斜且有一定的纠偏作用，滚压表面各方位所受载荷更加均衡，使得加工表面质量趋于一致。
11、3)实现滚压力的控制和调节：所述滚刀组件刀盖与滚珠之间以环形表面配合，且刀盖内部设置一定长度圆柱浮动面，滚珠在加工期间能够自由滚动，且能够沿刀盖中心轴线方向浮动一定距离，在滚压加工期间能够容许一定的加工误差，且刀具外壳内部设置有锥阀，能够在滚刀组件内部高压液体发生波动时，动态的补偿高压液体；通过液压系统中设置的溢流阀设定油路压力从而控制滚压力的大小，通过设置在与滚刀组件相通的油路上的压力表可以观察到所设置的油液压力大小。
12、4)实现刀具进给速度的控制：通过卡盘安装尾座与固定于车床外的伺服电动缸相连接，实现对刀具进给速度的控制。
1.一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，其特征在于，所述低塑性滚压加工平台包括车床、安装于车床上的三爪卡盘、滚刀组件、刀具安装卡盘、卡盘安装尾座、伺服电动缸和液压系统；所述三爪卡盘与刀具安装卡盘中心通孔轴线重合，所述三爪卡盘用于安装待加工的轴类零件，移动所述卡盘安装尾座，使工件穿过刀具安装卡盘的中心通孔，收缩刀具安装卡盘使滚刀组件头部滚珠与工件接触，所述液压系统提供高压液体支撑所述滚刀组件的滚珠，车床主轴旋转带动使用三爪卡盘夹持的工件旋转，通过滚珠对工件表面施加径向载荷对工件圆周表面进行滚压加工；所述伺服电动缸用于控制卡盘安装尾座的进给运动，实现沿工件轴线方向的进给，以此完成对工件表面的滚压加工。
2.如权利要求1所述的一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，其特征在于，所述滚刀组件安装在刀具安装卡盘上，设置三套滚刀组件呈环形阵列分布，彼此间隔角度为120度，所述刀具安装卡盘固定安装在卡盘安装尾座上，固定后刀具安装卡盘中心通孔轴线与车床主轴轴线重合，所述卡盘安装尾座垂直对称面上设有圆形通孔，其通孔轴线与车床主轴轴线重合，卡盘安装尾座安装于车床导轨上。
3.如权利要求1或2所述的一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，其特征在于，所述滚刀组件包括刀具外壳、第一密封圈、锥阀、复位弹簧、连接杆、定位弹簧、第二密封圈、刀盖和滚珠，所述刀具外壳设置有中心通孔，所述滚刀组件通过刀具外壳进油口设置的内螺纹与液压油管连接，锥阀安装于刀具外壳内部，刀具外壳内部设置有第一环形限位槽，用以顶住锥阀尖端，锥阀另一端套装复位弹簧，复位弹簧另一端顶住连接杆进油端；刀具外壳出油口设置内螺纹与第二环形限位槽，出油口内螺纹与连接杆上的外螺纹配合连接，第二环形限位槽用以安装第一密封圈；所述连接杆出油端设置外螺纹与刀盖进油口设置的内螺纹配合连接，刀盖进油端设置环形限位槽用以安装第二密封圈，定位弹簧大端设置在连接杆出油口端面上，滚珠设置在定位弹簧小端上，连接杆与刀盖相连，通过定位弹簧将滚珠定位并与刀盖内部的圆形曲面配合。
4.如权利要求1或2所述的一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，其特征在于，在所述卡盘安装尾座远离刀具安装卡盘的端面上与所述伺服电动缸的伸缩杆相连接，所述伺服电动缸安装座固定在车床外的固定安装面上。
5.如权利要求1或2所述的一种用于轴类零件的低塑性滚压加工平台，其特征在于，所述液压系统包括油箱、电机、液压泵、单向阀、溢流阀、压力表、第一同步阀、第二同步阀和液压油管，所述油箱设置在车床溜板箱对面，电机与液压泵通过联轴器相连，通过液压油管连接液压泵与单向阀，单向阀连接第一同步阀进油口，第一同步阀的第一出油口通过液压软管与第一滚刀组件的刀具外壳相连，第一同步阀的第二出油口连接第二同步阀的进油口，第二同步阀的两个出油口分别与第二，第三滚刀组件的刀具外壳相连。在单向阀与第一同步阀相连的油路上外接溢流阀进油口，溢流阀出油口连接油箱，在单向阀与第一同步阀相接的油路上安装压力表。
