[發明專利]超聲滾壓表面納米化加工裝置

有效

• 申請號: 201610666709.4
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN106141565B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 樸鐘宇;徐佳;周振宇;文東輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B23P9/04
• 分類號: B23P9/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及平面滾壓技術，尤其是一種超聲滾壓表面納米化加工裝置。

背景技術

超聲滾壓加工是一種無屑冷加工方式，是連續局部塑性成形技術在表面精加工方面的應用。滾壓是金屬在外界壓力的作用下，表面產生連續局部塑性變形，來改善和提高機械零件的最終表面質量和性能，具有光整和表面強化的雙重作用。超聲振動加到滾壓刀具上面具有降載作用，相當于提高了工藝系統的剛度。超聲滾壓加工是在常規滾壓加工的基礎上,給工具頭施加一定振幅的高頻超聲振動,利用靜載荷和超聲沖擊能量使運動的工具頭與工件表面之間進行高速、高頻的撞擊處理,使工件表層材料產生塑性變形,進而降低表面粗糙度值,提高工件的表面質量。在滾壓刀頭中心加入平板式電磁線圈，可以將工件加熱，以此來實現復合加工。在刀具中心有個輸N₂的孔，來實現氣氛保護防止工件新生表面被氧化等。

滾壓主要分為平面類零件加工和圓柱面類零件加工。目前平面類零件滾壓加工主要是將滾壓刀頭裝夾在機床的主軸上，通過滾壓刀頭的旋轉運動和工件在加工平面內的進給運動來實現。這種方法的缺點是刀具結構復雜，需要專門人員看護加工過程，運行成本較高。而且，工件表面的加工軌跡不均勻。采用平面滾珠滾壓加工中被加工表面的軌跡，如果刀具相對運動是沿著x方向，那么在垂直于相對運動(即y方向)中，距離中心軸線位置越遠的軌跡越致密。這種短時間內、相鄰區域若有大量軌跡經過，容易對工件表面造成熱變形。

發明內容

為了克服已有滾壓加工方式的運行成本較高、均勻性較差的不足，本發明提供一種有效降低運行成本、均勻性良好的超聲滾壓表面納米化加工裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種超聲滾壓表面納米化加工裝置，包括滾壓刀具、主軸和驅動裝置，所述驅動裝置與主軸連接，所述加工裝置還包括超聲振動裝置，所述主軸內安裝所述超聲波發生裝置，所述滾壓刀具與彈簧夾頭連接，所述彈簧夾頭與所述主軸連接；

所述滾壓刀具包括旋轉接頭和刀具軸，所述刀具軸上安裝旋轉接頭，所述旋轉接頭與所述彈簧夾頭連接，所述刀具軸下方的空腔安裝電磁線圈、優力膠層和滾珠支承座，所述優力膠層位于所述滾珠支承座上，所述優力膠層與空腔內壁設有間隙，所述滾珠支承座的下方設有保持架，所述滾珠支承座與保持架上開有球形保持孔，滾珠位于所述球形保持孔中；所述刀具軸、優力膠層和滾珠支承座的中部開有用于布置通氣和通電連接件的通孔。

進一步，所述主軸外殼包括蓋板、上圓筒、固定板、下圓筒和透蓋，所述上圓筒、固定板和下圓筒固定在一起，所述蓋板連接在上圓筒上，所述驅動裝置安裝在蓋板上，所述驅動裝置的輸出軸與力矩傳遞筒連接，所述力矩傳遞筒上安裝電刷，電刷座固定在蓋板上，所述電刷座與所述電刷之間通過電刷板相連，所述力矩傳遞筒固定在套筒上，所述套筒外壁上下連接兩個軸承，上方軸承與所述固定板連接，下方軸承與透蓋連接，所述透蓋固定在所述下圓筒的下端，所述套筒內布置超聲波發生裝置，所述超聲波裝置的增幅桿的下端與所述彈簧夾頭連接。

所述彈簧夾頭為雙錐形彈簧夾頭，所述彈簧夾頭下端與刀具軸的上端連接。

所述滾珠支承座的邊緣凸出三個凸臺與和空腔內壁的三個凹槽相契合，保持架邊緣有一個圓環板，板上開有四個扇形孔，以此來和空腔底端的四個扇形柱相套牢；空腔低端的四個扇形柱上有外螺紋。

所述保持架中心有一個圓孔，圓孔邊上有一個圓環臺階，所述圓環臺階上放置平板式電磁線圈。

所述旋轉接頭包括由上到上依次布置的旋轉接頭下透蓋、下骨架油封、下軸承、橡膠擋圈、伺服環、電刷、上軸承、上骨架油封和旋轉接頭上透蓋，所述伺服環的孔中插入導氣管，所述導氣管與刀具軸的通孔連通。

本發明的技術構思為：驅動裝置通過鍵將力矩和轉速傳遞給超聲振動裝置外殼。超聲振動裝置外殼上端裝有電刷，來給超聲波發生裝置提供能量和信號。超聲振動裝置外殼通過軸承使其X、Y、Z三個方向得到固定而又能夠旋轉。超聲波發生裝置和前后蓋板以及增幅桿通過螺栓相連。增幅桿中間有一個圓形的平臺與超聲振動裝置外殼通過螺栓相連以此來傳遞轉速和力矩。

增幅桿下面套著一個雙錐形彈簧夾頭，彈簧夾頭下面連著滾壓刀具的軸。在安裝彈簧夾頭之前，必須將彈簧夾頭裝入鎖緊螺母內，然后將裝有彈簧夾頭的鎖緊螺母輕輕擰在主軸上。為了獲得最佳的使用性能，在安裝彈簧夾頭之前，務必將彈簧夾頭、鎖緊螺母的螺紋部分及定位面、錐面清理干凈。夾頭與鎖緊螺母的安裝過程中，夾頭與鎖緊螺母必須傾斜一定的角度，然后輕輕的放入鎖緊螺母的鎖緊卡槽內。