[發(fā)明專(zhuān)利]一種超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)方法、裝置和超聲強(qiáng)化裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610267944.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105666034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成冬;汪煒;耿其東;丁瑞祥;劉斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B23P9/02
• 分類(lèi)號(hào): B23P9/02;B06B1/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王術(shù)蘭

1.一種超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括：

實(shí)時(shí)測(cè)量工作過(guò)程當(dāng)中超聲波換能器兩端的電壓與電流，根據(jù)所述電壓與 電流計(jì)算得到工作過(guò)程當(dāng)中的瞬時(shí)負(fù)載阻抗；

將所述瞬時(shí)負(fù)載阻抗與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果 得到輸出控制信號(hào)；

根據(jù)所述輸出控制信號(hào)控制調(diào)節(jié)超聲波工具球端與被強(qiáng)化工件之間的加 工間隙大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，在 根據(jù)所述輸出控制信號(hào)控制調(diào)節(jié)超聲波工具球端與被強(qiáng)化工件之間的加 工間隙大小之前，還包括：對(duì)所述輸出控制信號(hào)進(jìn)行功率放大。

3.一種超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括：

測(cè)量計(jì)算單元，用于實(shí)時(shí)獲取工作過(guò)程當(dāng)中超聲波換能器兩端的電壓與電 流，根據(jù)所述電壓與電流計(jì)算得到工作過(guò)程當(dāng)中的瞬時(shí)負(fù)載阻抗；

比較單元，用于將所述瞬時(shí)負(fù)載阻抗與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗閾值進(jìn)行比 較，根據(jù)比較結(jié)果得到輸出控制信號(hào)；

控制執(zhí)行單元，用于根據(jù)所述輸出控制信號(hào)控制調(diào)節(jié)超聲波工具球端與被 強(qiáng)化工件之間的加工間隙大小。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，還 包括：

功率放大單元，用于在根據(jù)所述輸出控制信號(hào)控制調(diào)節(jié)超聲波工具球端與 被強(qiáng)化工件之間的加工間隙大小之前，對(duì)所述輸出控制信號(hào)進(jìn)行功率放 大。

5.一種超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，包括：工作臺(tái)、機(jī)床床身、超聲波 振動(dòng)器、恒流電源發(fā)生器和伺服控制器，所述工作臺(tái)用于放置待強(qiáng)化工件， 所述工作臺(tái)位于所述機(jī)床床身上方，并相對(duì)于所述機(jī)床床身移動(dòng)，所述超 聲波振動(dòng)器通過(guò)立柱固定于機(jī)床床身上方；

所述超聲波振動(dòng)器包括：超聲波換能器、超聲波變幅桿和超聲波工具，所 述超聲波工具靠近被強(qiáng)化工件的一端呈球狀，為超聲波工具球端；

所述恒流電源發(fā)生器的輸出電流為所述超聲波換能器進(jìn)行供電，所述超聲 波換能器將所述恒流電源發(fā)生器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成超聲波機(jī)械振動(dòng)功 率，所述超聲波變幅桿用于配合超聲波換能器改變超聲波振動(dòng)幅度，所述 超聲波工具通過(guò)超聲波脈沖對(duì)被強(qiáng)化工件進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，所述工作臺(tái) 用于放置所述被強(qiáng)化工件；

所述伺服控制器包括：權(quán)利要求3～4任一所述的超聲強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié) 裝置，所述伺服控制器通過(guò)所述在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)所述超聲波工具球 端與被強(qiáng)化工件之間的加工間隙大小的反饋控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述工作臺(tái)的移 動(dòng)在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下完成，所述伺服電機(jī)與伺服控制器相連接；

所述通過(guò)所述在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)所述超聲波工具球端與被強(qiáng)化工件 之間的加工間隙大小的反饋控制，包括：通過(guò)控制伺服電機(jī)控制工作臺(tái)的 移動(dòng)進(jìn)行超聲波工具球端與被強(qiáng)化工件之間的加工間隙大小的調(diào)節(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述恒流電源發(fā) 生器包括：電流采集單元、信號(hào)發(fā)生單元、比較單元和電流修正單元；

所述電流采集單元用于采集所述超聲波換能器輸入端的輸入電流；

所述信號(hào)發(fā)生單元用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電流，所述標(biāo)準(zhǔn)電流包括一頻率固定的正 弦電流；

所述比較單元用于將所述電流采集單元采集到的所述超聲波換能器輸入 端的輸入電流與所述標(biāo)準(zhǔn)電流進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果；

所述電流修正單元，用于根據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)所述超聲波換能器輸入端的 輸入電流進(jìn)行調(diào)整。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述根據(jù)所述比 較結(jié)果對(duì)所述超聲波換能器輸入端的輸入電流進(jìn)行調(diào)整，包括：

對(duì)所述輸入電流的大小進(jìn)行調(diào)整，得到恒流電流；

對(duì)所述輸入電流的頻率進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)跟蹤與保持。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述超聲波振動(dòng) 發(fā)生器還用于：通過(guò)所述超聲波變幅桿配合超聲波換能器調(diào)整得到的超聲 波振動(dòng)幅度為20±2um。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強(qiáng)化裝置，其特征在于，還包括：數(shù)控顯 示器，所述數(shù)控顯示器用于輸入目標(biāo)參數(shù)值和測(cè)量參數(shù)值，并通過(guò)將所述 目標(biāo)參數(shù)值與所述測(cè)量參數(shù)值進(jìn)行比較給出超聲強(qiáng)化處理的優(yōu)化方案；

所述目標(biāo)參數(shù)值包括：工件的經(jīng)過(guò)表面強(qiáng)化處理最終要達(dá)到的預(yù)期表面粗 糙度、預(yù)期顯微硬度、預(yù)期表面殘余應(yīng)力以及預(yù)期覆蓋率；

所述測(cè)量參數(shù)值包括：工件的經(jīng)過(guò)表面強(qiáng)化處理工作以后測(cè)量得到的實(shí)際 表面粗糙度、顯微硬度、表面殘余應(yīng)力以及覆蓋率。