[實(shí)用新型]電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320636413.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203541958U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建華;尹紀(jì)財(cái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P9/04
• 分類號(hào): B23P9/04;C21D7/13
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工裝置。

背景技術(shù)

目前，超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工是通過(guò)在刀頭上施加某種有規(guī)律的、可控的超聲振動(dòng)，使刀頭高頻沖擊工件表面，產(chǎn)生超聲振動(dòng)沖擊作用在工件表面上，對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化和微小形變處理，完成對(duì)工件表面的強(qiáng)化處理和光整加工。超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工可以提高表面顯微硬度、耐磨性、零件的疲勞壽命，降低表面粗糙度、消除表面殘余應(yīng)力，并能細(xì)化工件表面材料晶?！，F(xiàn)有的超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工工藝是在常溫條件下進(jìn)行，需要超聲振動(dòng)沖擊能量大，對(duì)工具系統(tǒng)和機(jī)床有一定影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工加工裝置。電接觸加熱是利用工具和工件構(gòu)成導(dǎo)電回路，通以低壓大電流，使工件表面與工具接觸部分的材料產(chǎn)生焦耳熱瞬時(shí)升溫軟化，降低超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工所需要超聲振動(dòng)沖擊能量，并有利于工件材料的微觀塑性變形以及晶粒細(xì)化等過(guò)程。

本實(shí)用新型的上述目的采用下述技術(shù)方案：

一種電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工裝置，包括電刷、主軸、導(dǎo)線、滅弧裝置、電源、超生發(fā)生裝置、工件和卡盤，所述超聲發(fā)生裝置的刀頭、電源、滅弧裝置、套在主軸上的電刷、主軸、卡盤和工件依次串聯(lián)組成一個(gè)導(dǎo)電回路，利用導(dǎo)電回路中產(chǎn)生的電流，使工件表面與刀頭接觸部分的材料產(chǎn)生焦耳熱瞬時(shí)升溫軟化，結(jié)合超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光整加工、表面強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及消除殘余應(yīng)力。

所述超生發(fā)生裝置包括超聲發(fā)生器，超聲波發(fā)生器與超聲換能器相連，超聲換能器上連接有變幅桿，變幅桿前端設(shè)有刀頭，刀頭與工件表面接觸，刀頭還通過(guò)導(dǎo)線與電源相連。

所述電源為低壓直流電源。

一種電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工方法，具體包括：

1）將電刷安裝于車床主軸上；

2）用導(dǎo)線依次連接電刷、滅弧裝置、電源和刀頭，使其在電刷—滅弧裝置—低壓直流電源—刀頭—工件—卡盤—主軸—電刷之間形成導(dǎo)電回路；

3）利用回路中的低壓大電流，使工件表面與刀頭接觸部分的材料產(chǎn)生焦耳熱瞬時(shí)升溫軟化；

4）同時(shí)在刀頭上沿工件徑向施加超聲振動(dòng)，使刀頭以超聲頻沖擊工件表面，產(chǎn)生超聲振動(dòng)沖擊作用在工件表面上，并且利用金屬電接觸加熱軟化的特點(diǎn)，對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化和微小形變處理，完成對(duì)工件表面的強(qiáng)化處理和光整加工，提高工件表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，消除表面殘余應(yīng)力，同時(shí)還能夠?qū)ぜ砻娌牧掀鸬郊?xì)晶強(qiáng)化作用。

本實(shí)用新型利用導(dǎo)電回路（電刷—滅弧裝置—低壓直流電源—刀頭—工件—卡盤—主軸—電刷）中產(chǎn)生的電流，使工件表面與刀頭接觸部分的材料產(chǎn)生焦耳熱瞬時(shí)升溫軟化，結(jié)合超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光整加工、表面強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及消除殘余應(yīng)力，并且在導(dǎo)電回路內(nèi)設(shè)置滅弧裝置，防止刀頭在超聲振動(dòng)沖擊工件表面過(guò)程中產(chǎn)生放電燒傷工件表面。

超聲波發(fā)生器產(chǎn)生大于20kHz的高頻電信號(hào)，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，再經(jīng)變幅桿放大傳遞給刀頭，利用施加在刀頭上的超聲振動(dòng)對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工、表面強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及消除殘余應(yīng)力。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)各種導(dǎo)電材料的精密光整加工和表面強(qiáng)化，提高加工表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，消除表面殘余應(yīng)力，施加的超聲振動(dòng)還可以對(duì)工件表面材料起到細(xì)晶強(qiáng)化作用，是普通導(dǎo)電材料、高硬導(dǎo)電材料、導(dǎo)電硬脆材料等精密光整加工以及表面強(qiáng)化的一種新方法。本實(shí)用新型對(duì)工件的作用力約為400N，比豪克能金屬表面加工低20%以上，能保證機(jī)床的加工精度和穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

其中1.電刷2.主軸3.導(dǎo)線4.滅弧裝置5.低壓直流電源6.超聲換能器7.變幅桿8.超聲波發(fā)生器9.刀頭10.工件11.三角卡盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工裝置，包括電刷、主軸、導(dǎo)線、滅弧裝置、低壓直流電源、超聲換能器、變幅桿、超聲波發(fā)生器、刀頭、工件、卡盤。所述電接觸加熱輔助超聲振動(dòng)表面強(qiáng)化及光整加工裝置的刀頭、電源、滅弧裝置、套在主軸上的電刷、主軸、卡盤和工件依次串聯(lián)組成一個(gè)導(dǎo)電回路，利用導(dǎo)電回路中產(chǎn)生的電流，使工件表面與刀頭接觸部分的材料產(chǎn)生焦耳熱瞬時(shí)升溫軟化，結(jié)合超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光整加工、表面強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及消除殘余應(yīng)力。