一种用于材料表面强化的机床系统的制作方法

本发明涉及机加工，特别涉及一种用于材料表面强化的机床系统。

背景技术：

1、在机械制造领域中，因工况的需求，要求工件表面强度高，且工工件芯部韧性好，而传统的加工设备存在加工难度大、效果不够好的问题，并且加工出来的工件有时不能满足高要求的工况。

2、尤其是回转类，大长径比(长度:直径>20)工件在加工时，需要经过强烈塑形变形实现工件表面强化，而工件在加工时，由于工件整体处于受力状态，会有弯曲变形，出现让刀，甚至刀具无法完全贴合工件的情况，造成变形不均匀，以及突变，影响工件最终的使役性能，更不能使金属材料表面具备更优异的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于材料表面强化的机床系统，该用于材料表面强化的机床系统的加工稳定性增强，工件加工后表面得到显著强化。本技术提供的机床系统实现大长径比工件表层的梯度纳米化。

2、本技术提供的用于材料表面强化的机床系统，包括：

3、床身，所述床身上设有导轨；

4、刀具单元，所述刀具单元包括托板及用于加工待加工件的刀具模块，所述刀具模块安装于所述托板，所述托板与所述导轨滑动配合；

5、跟刀单元，所述跟刀单元安装于所述托板，所述跟刀单元用于限位待加工件；沿所述托板滑动方向，所述刀具模块至少一侧设有所述跟刀单元。

6、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述跟刀单元设有两个；沿所述托板滑动方向，两个所述跟刀单元对称设置在所述刀具模块相对两侧；

7、和/或，所述跟刀单元包括：

8、底座；

9、跟刀模块，所述跟刀模块包括第一减振组件和第二减振组件，所述第一减振组件的第一活动端和所述第二减振组件的第二活动端分别贴合于待加工件相对两侧，所述第一减振组件和所述第二减振组件均安装于所述底座。

10、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述第一减振组件和/或所述第二减振组件为伸缩装置，所述伸缩装置的伸缩端用于抵接于待加工件。

11、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，还包括减振中心架单元，所述减振中心架单元用于限位待加工件，所述减振中心架单元安装于所述导轨，且滑动方向与所述托板滑动方向一致，所述刀具单元至少一侧设有所述减振中心架单元，且所述减振中心架单元和所述刀具单元之间设有所述跟刀单元。

12、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述减振中心架单元包括夹紧待加工件第一端的第一夹紧模块和夹紧待加工件第二端的第二夹紧模块，所述第一夹紧模块和/或所述第二夹紧模块为手动夹紧模块或电动伸缩夹紧模块。

13、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述刀具模块包括：

14、刀具组件；

15、压力传感器，所述压力传感器用于感应刀具组件的压力；

16、动力组件，所述动力组件向所述刀具组件提供加工时的加工压力；

17、压力调节组件，所述压力调节组件向所述刀具组件提供加工时的加工压力，所述压力调节组件施加于所述刀具组件压力响应速度大于所述动力组件；

18、动作控制组件，所述压力传感器、所述动力组件和所述压力调节组件均与所述动作控制组件连接，当所述动作控制组件接收所述压力传感器的压力值在预设时间内上升值超过第一预设值时，所述动作控制组件控制所述压力调节组件对所述刀具组件降压；当所述动作控制组件接收所述压力传感器的压力值在预设时间内下降值超过第二预设值时，所述动作控制组件控制所述压力调节组件对所述刀具组件升压。

19、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述刀具模块设有两个，两个所述刀具模块设置在待加工件相对两侧，且所述刀具模块对所述待加工件施力方向相对。

20、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，还包括第三减振单元，所述第三减振单元设有两个，两个所述第三减振单元分别贴合于待加工件相对两侧，所述第三减振单元对称设置在待加工件的顶端和底端，两个所述刀具组件对待加工件的施力方向沿水平方向延伸。

21、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述刀具单元设有一个或者和至少两个，当所述刀具单元设有至少两个时，所述刀具单元沿待加工件轴向依次分布，且间隔设置。

22、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述用于材料表面强化的机床系统还包括位置调节单元，所述位置调节单元用于调节刀具模块的高度；

23、所述位置调节单元包括楔块高度调节模块，所述楔块高度调节模块包括：

24、第一楔块，所述第一楔块设有高度方向倾斜设置的第一导向滑轨，所述刀具模块安装于所述第一楔块，所述第一楔块设有与所述托板滑动配合的竖向导轨，以使得所述第一楔块升降；

25、第二楔块，所述第二楔块设有与所述第一导向滑轨适配且高度方向倾斜设置的第二导向滑轨；

26、螺纹调节件，所述螺纹调节件与所述第二楔块螺纹连接以带动所述第二楔块沿第二导向滑轨倾斜方向往复滑动；

27、锁紧件，所述锁紧件用于锁紧所述螺纹调节件；

28、固定块，所述固定块固定安装于所述托板，所述螺纹调节件安装于所述固定块，能够相对于所述固定块沿自身轴线方向转动。

29、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述位置调节单元还包括磁性调节模块，所述磁性调节模块包括第一磁性组件和与所述第一磁性组件产生斥力的第二磁性组件，所述第一导向滑轨为t型滑轨，所述t型滑轨包括横板及连接于所述横板下表面的竖板，所述第一磁性组件安装于所述横板下表面；所述第二导向滑轨为t型滑槽，所述第二磁性组件安装于t型滑槽，且所述第二磁性组件位于所述第一磁性组件下方，当所述磁性调节模块未通电时，所述第一磁性组件与所述第二磁性组件配合，当磁性调节模块通电时，所述第一磁性组件与所述第二磁性组件隔离。

30、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述用于材料表面强化的机床系统还包括端部夹紧单元，所述端部夹紧单元包括卡盘和尾顶夹紧模块，所述卡盘和所述尾顶夹紧模块分别夹紧待加工件的相对两端。

31、可选地，在上述用于材料表面强化的机床系统中，所述用于材料表面强化的机床系统还包括在线检测及监测单元，所述在线检测及监测单元的测量端用于对待加工件加工前的表面、加工后的表面及实时加工时的表面进行检测。

32、在上述技术方案中，本发明提供的一种用于材料表面强化的机床系统包括床身、刀具单元及跟刀单元，床身上设有导轨，刀具单元包括托板及用于加工待加工件的刀具模块，刀具模块安装在托板，托板沿导轨滑动。跟刀单元安装于托板，跟刀单元用于限位待加工件；沿托板滑动方向，刀具模块至少一侧设有跟刀单元。当需要加工待加工件时，将待加工件安装在用于材料表面强化的机床系统中，通过跟刀单元对待加工件进行限位夹紧，通过刀具单元的刀具模块对待加工件进行加工。

33、通过上述描述可知，在本技术提供的用于材料表面强化的机床系统中，刀具模块沿导轨滑动加工待加工件时，待加工件通过跟刀单元进行限位，减少刀具模块加工位置待加工件变形引起让刀，甚至刀具无法有效贴合待加工件的情况，本技术提供的用于材料表面强化的机床系统加工时工件刚性提高，加工稳定性增强，工件加工后表面得到显著强化。

技术特征：

1.一种用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述跟刀单元(20)设有两个；沿所述托板(1023)滑动方向，两个所述跟刀单元(20)对称设置在所述刀具模块相对两侧；

3.根据权利要求2所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述第一减振组件(20201)和/或所述第二减振组件(20202)为伸缩装置，所述伸缩装置的伸缩端用于抵接于待加工件(60)。

4.根据权利要求1所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，还包括减振中心架单元(40)，所述减振中心架单元(40)用于限位待加工件(60)，所述减振中心架单元(40)安装于所述导轨(901)，且滑动方向与所述托板(1023)滑动方向一致，所述刀具单元(10)至少一侧设有所述减振中心架单元(40)，且所述减振中心架单元(40)和所述刀具单元(10)之间设有所述跟刀单元(20)。

5.根据权利要求4所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述减振中心架单元(40)包括夹紧待加工件(60)第一端的第一夹紧模块(401)和夹紧待加工件(60)第二端的第二夹紧模块(402)，所述第一夹紧模块(401)和/或所述第二夹紧模块(402)为手动夹紧模块或电动伸缩夹紧模块。

6.根据权利要求1所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述刀具模块包括：

7.根据权利要求6所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述刀具模块设有两个，两个所述刀具模块设置在待加工件(60)相对两侧，且所述刀具模块对所述待加工件(60)施力方向相对。

8.根据权利要求7所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，还包括第三减振单元(30)，所述第三减振单元(30)设有两个，两个所述第三减振单元(30)分别贴合于待加工件(60)相对两侧，所述第三减振单元(30)对称设置在待加工件(60)的顶端和底端，两个所述刀具组件对待加工件(60)的施力方向沿水平方向延伸。

9.根据权利要求1所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述刀具单元(10)设有一个或者和至少两个，当所述刀具单元(10)设有至少两个时，所述刀具单元(10)沿待加工件(60)轴向依次分布，且间隔设置。

10.根据权利要求1所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述用于材料表面强化的机床系统还包括位置调节单元(50)，所述位置调节单元(50)用于调节刀具模块的高度；

11.根据权利要求10所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述位置调节单元(50)还包括磁性调节模块，所述磁性调节模块包括第一磁性组件(509)和与所述第一磁性组件(509)产生斥力的第二磁性组件(5013)，所述第一导向滑轨(5011)为t型滑轨，所述t型滑轨包括横板及连接于所述横板下表面的竖板，所述第一磁性组件(509)安装于所述横板下表面；所述第二导向滑轨(508)为t型滑槽，所述第二磁性组件(5013)安装于t型滑槽，且所述第二磁性组件(5013)位于所述第一磁性组件(509)下方，当所述磁性调节模块未通电时，所述第一磁性组件(509)与所述第二磁性组件(5013)配合，当磁性调节模块通电时，所述第一磁性组件(509)与所述第二磁性组件(5013)隔离。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述用于材料表面强化的机床系统还包括端部夹紧单元，所述端部夹紧单元包括卡盘(701)和尾顶夹紧模块(702)，所述卡盘(701)和所述尾顶夹紧模块(702)分别夹紧待加工件(60)的相对两端。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的用于材料表面强化的机床系统，其特征在于，所述用于材料表面强化的机床系统还包括在线检测及监测单元(100)，所述在线检测及监测单元(100)的测量端用于对待加工件(60)加工前的表面、加工后的表面及实时加工时的表面进行检测。

技术总结
本发明公开了一种用于材料表面强化的机床系统，包括床身、刀具单元及跟刀单元，床身上设有导轨，刀具单元包括托板及安装在托板用于加工待加工件的刀具模块，托板沿导轨滑动。跟刀单元安装于托板，跟刀单元用于限位待加工件；沿托板滑动方向，刀具模块至少一侧设有跟刀单元。加工待加工件时，将待加工件安装在机床系统中，通过跟刀单元对待加工件进行限位夹紧，通过刀具单元的刀具模块对待加工件进行加工。刀具模块沿导轨滑动加工待加工件时，待加工件通过跟刀单元进行限位，减少刀具模块加工位置待加工件变形引起让刀，甚至刀具无法有效贴合待加工件的情况，本申请机床系统加工时工件刚性提高，加工稳定性增强，工件加工后表面得到显著强化。

技术研发人员：邓红川,杨立斌,赵东杨,李秀艳,卢柯
受保护的技术使用者：重庆纳米金属研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23