[發(fā)明專利]一種超聲強化在線監(jiān)測調(diào)節(jié)方法、裝置和超聲強化裝置

在審

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

1.一種超聲強化在線監(jiān)測調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括：

實時測量工作過程當(dāng)中超聲波換能器兩端的電壓與電流，根據(jù)所述電壓與 電流計算得到工作過程當(dāng)中的瞬時負(fù)載阻抗；

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

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

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

3.一種超聲強化在線監(jiān)測調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括：

測量計算單元，用于實時獲取工作過程當(dāng)中超聲波換能器兩端的電壓與電 流，根據(jù)所述電壓與電流計算得到工作過程當(dāng)中的瞬時負(fù)載阻抗；

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

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

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲強化在線監(jiān)測調(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)所述輸出控制信號控制調(diào)節(jié)超聲波工具球端與 被強化工件之間的加工間隙大小之前，對所述輸出控制信號進行功率放 大。

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

所述超聲波振動器包括：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)換成超聲波機械振動功 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幅度，所述 超聲波工具通過超聲波脈沖對被強化工件進行表面強化處理，所述工作臺 用于放置所述被強化工件；

所述伺服控制器包括：權(quán)利要求3～4任一所述的超聲強化在線監(jiān)測調(diào)節(jié) 裝置，所述伺服控制器通過所述在線監(jiān)測調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)所述超聲波工具球 端與被強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所述的超聲強化裝置，其特征在于，所述工作臺的移 動在伺服電機驅(qū)動下完成，所述伺服電機與伺服控制器相連接；

所述通過所述在線監(jiān)測調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)所述超聲波工具球端與被強化工件 之間的加工間隙大小的反饋控制，包括：通過控制伺服電機控制工作臺的 移動進行超聲波工具球端與被強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)果對所述超聲波換能器輸入端的 輸入電流進行調(diào)整。

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

對所述輸入電流的大小進行調(diào)整，得到恒流電流；

對所述輸入電流的頻率進行調(diào)整，實現(xiàn)頻率的自動跟蹤與保持。

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

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強化裝置，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)值和測量參數(shù)值，并通過將所述 目標(biāo)參數(shù)值與所述測量參數(shù)值進行比較給出超聲強化處理的優(yōu)化方案；

所述目標(biāo)參數(shù)值包括：工件的經(jīng)過表面強化處理最終要達到的預(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；

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