本发明涉及一种滚压刀具。
背景技术：
在高载、高速、高温、盐雾等恶劣环境下，机械金属零部件表面极易发生磨损、腐蚀、疲劳断裂等失效现象。为了提高金属零部件表面的材料性能、力学性能、摩擦磨损性能，进而提升金属零部件的工作性能和使用寿命，目前，一般通过喷涂、沉积、镀层等表面工程技术进行表面强化。然而，通过这些强化工艺后仍必须进行滚压工艺，进一步优化表面粗糙度、力学性能，提高其抗磨损、抗腐蚀和抗疲劳特性。滚压工艺中通常使用的滚压刀具一般为单球式或多球式刀具。但该滚压刀具存在如下缺陷：
1.球与待加工表面为点接触形式，在同一载荷下，点接触形式下，刀具与待加工表面的接触点承受较大载荷，当载荷发生较大改变，接触点间的载荷极易产生突变，载荷很难控制；
2.点接触式滚压刀具在滚压待加工表面过程中，很难保证以同样的载荷与进给量滚压到表面的每个位置，极易造成滚压后表面不平整；
3.传统的滚压刀具适用的滚压范围相对比较局限，单一的球与表面接触滚压强化得到的表面，其力学性能、磨损性能、使用寿命等改善并不明显。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种滚压刀具，该刀具具备类分形结构刀具头，具有寿命长，显著提高工件表面性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种滚压刀具，包括安装轴、转接轴和刀具头，安装轴的一端与机床主轴连接，转接轴的一端与安装轴的另一端之间通过轴承连接，刀具头安装在转接头的另一端上；
所述刀具头包括刀具根部和刀齿，所述刀齿均布在刀具根部上，并且与被加工件线性接触；所述刀齿具有类分形结构特征。
进一步，所述刀齿沿轴线方向均匀分布在刀具根部的圆周上。所述被加工件形状特征具有圆筒内表面或外圆表面。
进一步，所述刀齿径向均布在刀具根部的端面上。所述被加工件形状特征具有平面。
再进一步，所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱的形状。
再进一步，所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱，两个圆柱再各自衍生两个圆柱的形状。
再进一步，所述刀齿与刀具根部一体成型。
本发明的有益效果主要表现在：该滚压刀具适用范围广、使用寿命长，以及待加工表面力学性能、磨损性能显著提高。
附图说明
图1是本发明的a型刀具头的爆炸图。
图2是本发明的b型刀具头的结构示意图。
图3是刀齿第一种实施例的截面图。
图4是刀齿第二种实施例的截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种滚压刀具，包括安装轴1、转接轴3和刀具头4，安装轴1的一端与机床主轴连接，转接轴3的一端与安装轴1的另一端之间通过轴承2连接，刀具头安装在转接头的另一端上；
所述刀具头4包括刀具根部和刀齿，所述刀齿均布在刀具根部上，并且与被加工件线性接触；所述刀齿具有类分形结构特征。
进一步，所述刀齿沿轴线方向均匀分布在刀具根部的圆周上。所述被加工件形状特征具有圆筒内表面或外圆表面。
进一步，所述刀齿径向均布在刀具根部的端面上。所述被加工件形状特征具有平面。
再进一步，所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱的形状。
再进一步，所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱，两个圆柱再各自衍生两个圆柱的形状。
再进一步，所述刀齿与刀具根部一体成型。
如图1所示，安装轴1，与机床主轴连接，实现滚压刀具与机床作同步旋转运动；转接轴3，适于安装轴承2，通过轴承2实现与安装轴1之间的连接；刀具头4，在自转的同时与机床主轴保持同步运动。转接轴3与刀具头4可以是一体式也可以是组合式。通过这种连接方式可以实现滚压刀具在自转的同时保持与机床主轴保持同步运动，减少滚压刀具的自身磨损。
所述刀具头4包括：刀具根部，与刀齿可以通过一体化加工、焊接或其它组合方式连接；刀齿，可以通过铸造等一体化加工方式或组合方式加工。该方式灵活，便于选取最优、最经济的加工方式。
所述刀齿的长度、直径和数量可以根据实际加工工况进行自适应调整。所述刀齿，其类分形结构即为具备cantor集、koch曲线、sierpinski三角垫及其衍生的理论分形几何图形特征。
如图1-2所示，滚压刀具的刀具头4具有两种形式，即图1所示的a型和图2所示的b型；a型中刀齿6沿圆周方向均匀分布在刀具根部5的外圆位置，b型中刀齿6沿径向方向均匀分布在刀具根部5端面位置。这两种类型刀具头4可分别用于内外圆表面、平面等规则表面的滚压加工。多种刀具头4使得滚压刀具适用范围广。
刀齿6的长度、直径和数量可以根据实际加工工况进行自适应调整。刀齿6为圆柱状但不局限于该形状，改传统滚压刀具的点接触形式为线接触形式。该接触形式可以有效缓解突变载荷导致的冲击。
如图3所示，为具有类分形结构的刀齿6的截面图，由一个圆柱衍生两个圆柱。如图4所示，在加工工艺条件允许的条件下，由一个圆柱衍生两个圆柱，两个圆柱再各自衍生两个圆柱。或者在图4基础上衍生出更加复杂的分形结构。类分形结构的刀齿6使得待加工表面在滚压强化后，其表面更加平整、光滑，显著提高其抗磨损性能、抗腐蚀性能、抗疲劳断裂以及延长其使用寿命。
根据本发明实施例的滚压刀具，所述刀具根据被加工件形状特征可自适应调整其安装轴、转接轴、刀具头的组合方式。
在本发明的一些实施例中，所述的被加工件形状特征具有圆筒内表面、外圆表面、平面等规则表面。
根据本发明实施例的滚压刀具的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种滚压刀具，其特征在于：包括安装轴、转接轴和刀具头，安装轴的一端与机床主轴连接，转接轴的一端与安装轴的另一端之间通过轴承连接，刀具头安装在转接头的另一端上；
所述刀具头包括刀具根部和刀齿，所述刀齿均布在刀具根部上，并且与被加工件线性接触；所述刀齿具有类分形结构特征。
2.如权利要求1所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述刀齿沿轴线方向均匀分布在刀具根部的圆周上。
3.如权利要求1所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述刀齿径向均布在刀具根部的端面上。
4.如权利要求1～3任意一项所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱的形状。
5.如权利要求1～3任意一项所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述刀齿是一个圆柱衍生两个圆柱，两个圆柱再各自衍生两个圆柱的形状。
6.如权利要求1～3任意一项所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述刀齿与刀具根部一体成型。
7.如权利要求2所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述被加工件形状特征具有圆筒内表面或外圆表面。
8.如权利要求3所述的一种滚压刀具，其特征在于：所述被加工件形状特征具有平面。
技术总结