[發明專利]超聲輥拋光系統和方法以及用于機加工部件的方法

有效

• 申請號: 201780089436.4
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN110869163B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 高清;武穎娜;托馬斯·愛德華·維克特;鮑瑩斌
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周敏劍;金飛

一種超聲輥拋光系統包括輥和控制器。該輥被配置成抵靠工件的表面被按壓至按壓深度，以進給速率在表面上滾壓，并且在背壓下以超聲頻率振動。該輥由驅動馬達所驅動的運動單元按壓并滾壓。輥的振動由具有輸入到其中的輸入電流的超聲振動單元驅動。控制器被配置成基于驅動馬達的預期殘余壓縮應力和實時輸出功率來調節按壓深度、背壓、輸入電流和進給速率中的至少一者，以在工件中產生殘余壓縮應力，該殘余壓縮應力在基于預期殘余壓縮應力而預先確定的預期范圍內。

技術領域

本公開的實施方案整體涉及超聲輥拋光系統和方法，并且更具體地涉及用于機加工部件的方法。

背景技術

殘余壓縮應力是指在移除初始應力原因之后保留在固體材料中的壓縮應力。殘余壓縮應力可有效地延長部件的疲勞壽命，緩解腐蝕疲勞并減少應力腐蝕開裂。

在常規方法中，可通過超聲輥拋光方法將殘余壓縮應力引入部件中。在一些情況下，對于部件的不同區域分別需要具有不同值的殘余壓縮應力。然而，常規的超聲輥拋光方法不能控制引入的殘余壓縮應力的值，因此無法很好地滿足部件的性能要求。

因此，期望提供用于機加工部件以解決上述問題的新型超聲輥拋光系統和方法以及新型方法。

發明內容

在一個方面，超聲輥拋光系統包括輥和控制器。該輥被配置成抵靠工件的表面被按壓至按壓深度，以進給速率在表面上滾壓，并且在背壓下以超聲頻率振動，其中輥由驅動馬達所驅動的運動單元按壓并滾壓，并且輥的振動由具有輸入到其中的輸入電流的超聲振動單元驅動。控制器被配置成基于驅動馬達的預期殘余壓縮應力和實時輸出功率來調節按壓深度、背壓、輸入電流和進給速率中的至少一者，以在工件中產生殘余壓縮應力，該殘余壓縮應力在基于預期殘余壓縮應力而預先確定的預期范圍內。

在另一方面，超聲輥拋光方法包括：將輥抵靠工件的表面按壓至按壓深度；以及由驅動馬達所驅動的運動單元驅動輥以進給速率在表面上滾壓；在背壓下以超聲頻率振動輥，其中輥的振動由具有輸入到其中的輸入電流的超聲振動單元驅動；以及基于驅動馬達的預期殘余壓縮應力和實時輸出功率來調節按壓深度、背壓、輸入電流和進給速率中的至少一者，以在工件中產生殘余壓縮應力，該殘余壓縮應力在基于預期殘余壓縮應力而預先確定的預期范圍內。

在另一方面，用于機加工部件的方法包括確定部件的殘余壓縮應力的預期分布，其中預期分布包括部件上的至少一個預期區域的位置信息和對應于預期區域的預期殘余壓縮應力。該方法還包括用包括輥的超聲輥拋光裝置機加工預期區域，以在預期區域中產生殘余壓縮應力，該殘余壓縮應力在基于對應的預期殘余壓縮應力而預先確定的預期范圍內。該機加工步驟包括將輥抵靠預期區域的表面按壓至按壓深度，以及由驅動馬達所驅動的運動單元驅動輥以進給速率在表面上滾壓；在背壓下以超聲頻率振動輥，其中輥的振動由具有輸入到其中的輸入電流的超聲振動單元驅動；以及基于驅動馬達的預期殘余壓縮應力和實時輸出功率來調節按壓深度、背壓、輸入電流和進給速率中的至少一者。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本公開的這些和其他特征、方面和優點，附圖中類似的符號在整個附圖中表示類似的零件，其中：

圖1為根據本公開的示例性實施方案的超聲輥拋光系統的草圖，其中超聲輥拋光系統包括控制器；

圖2為根據本公開的示例性實施方案的圖1中的控制器的草圖；

圖3為示出根據本公開的示例性實施方案的超聲輥拋光方法的流程圖；

圖4為示出根據本公開的另一個示例性實施方案的超聲輥拋光方法的流程圖；

圖5是示出根據本公開的示例性實施方案的用于機加工部件的方法的流程圖；并且

圖6是示出根據本公開的示例性實施方案的部件的殘余壓縮應力分布的草圖。

具體實施方式