[發(fā)明專利]一種超聲噴丸高效均勻加工各種型面的系統(tǒng)及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811024144.5
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109249317B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐進元;趙久越;陳雪林
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B24C1/10
• 分類號: B24C1/10;B24C3/04;B24C7/00;B24C9/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發(fā)明公開了一種超聲噴丸高效均勻加工各種型面的系統(tǒng)，包括工件裝夾機構(gòu)、工作臺以及設(shè)置在工作臺上的第一連接件、第一振動變幅桿、混合器、噴丸填充裝置、噴氣機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)；所述第一振動變幅桿安裝有一對位置相對的第一壓電致動器；混合器位于第一振動變幅桿上方，用于將壓縮氣體與噴丸混合，將噴丸噴向第一振動變幅桿的端面，噴丸經(jīng)過端面反彈加速加速后對下方的工件進行加工；工件裝夾機構(gòu)包括第二連接件、第二振動變幅桿，所述第二振動變幅桿安裝有第二壓電致動器，并能產(chǎn)生軸向?彎曲?扭轉(zhuǎn)耦合振動。本發(fā)明可提高噴丸加工速度，且在第二振動變幅桿的振動作用下，對工件進行均勻高速加工，實現(xiàn)對工件的高效加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及噴丸加工領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲噴丸高效均勻加工各種型面的系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)

目前，超聲噴丸加工方法廣泛用于工件各種表面處理工藝中，能夠顯著降低工件表面的殘余應(yīng)力，提高工件的疲勞強度，并助于形成用于高強度連接或潤滑的連接的凸凹結(jié)合面。但是由于超聲噴丸加工實現(xiàn)原理的限制，造成噴丸的速度、加工區(qū)域精密控制以及加工的均勻度難以控制，超聲噴丸加工形成通常如圖1所示表面，難以將工件表面加工出較大凹面，相對較大的凹面更加助于提高工件表面的抗疲勞強度，直徑相對較大的介質(zhì)，介質(zhì)的加工速度較低，難以加工出較大凹面，不利于噴丸作業(yè)，且表面處理不夠均勻，凹面與凸面連接處會存在銳角。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提出一種噴丸速度高、表面處理均勻的超聲噴丸高效均勻加工各種型面的系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種超聲噴丸高效均勻加工各種型面的系統(tǒng)，包括工件裝夾機構(gòu)、工作臺以及設(shè)置在工作臺上的第一連接件、第一振動變幅桿、混合器、噴丸填充裝置、噴氣機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)；所述第一振動變幅桿一端嵌入第一連接件內(nèi)，另一端設(shè)置有用于反彈噴丸的端面，所述第一振動變幅桿安裝有一對位置相對的第一壓電致動器，兩個所述第一壓電致動器沿垂直于第一振動變幅桿的軸線的方向間隔設(shè)置，所述第一壓電致動器與超聲波發(fā)生器連接；所述噴氣機構(gòu)用于將壓縮氣體沖入混合器；所述噴丸填充裝置用于將噴丸送入混合器內(nèi)；所述混合器位于第一振動變幅桿上方，用于將壓縮氣體與噴丸混合，將噴丸噴向第一振動變幅桿的端面，噴丸經(jīng)過端面反彈加速加速后對下方的工件進行加工；所述工件裝夾機構(gòu)包括第二連接件、第二振動變幅桿，所述第二振動變幅桿嵌裝在第二連接件內(nèi)，所述第二振動變幅桿一端嵌入第二連接件，另一端安裝有工件，所述第二振動變幅桿安裝有第二壓電致動器，并能產(chǎn)生軸向-彎曲-扭轉(zhuǎn)耦合振動，所述第二壓電致動器與超聲波發(fā)生器連接；所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動工件進給，第二連接件安裝在驅(qū)動機構(gòu)上；所述控制系統(tǒng)與噴氣機構(gòu)、超聲波發(fā)生器、驅(qū)動機構(gòu)連接以控制其工作。

進一步，所述第二連接件設(shè)置有截面為多邊形的第一內(nèi)腔；所述第二振動變幅桿插裝在第一內(nèi)腔中；所述第二振動變幅桿包括按順序依次設(shè)置的第一配合定位段、第一致動器安裝段、第三連接件安裝段、第二致動器安裝段、第四連接件安裝段以及工件安裝段，所述第二壓電致動器包括一對第三壓電致動器和一對第四壓電致動器；所述第一配合定位段和工件安裝段位于第二振動變幅桿兩端，所述第一配合定位段與第一內(nèi)腔底部配合相連，所述工件安裝段用于安裝工件；所述第三壓電致動器設(shè)置有兩個且位置相對地安裝在第一致動器安裝段上，所述第三連接件安裝段與第一內(nèi)腔內(nèi)壁之間安裝有第三連接件以傳遞扭矩；所述第四壓電致動器設(shè)置有兩個且位置相對地安裝在第二致動器安裝段，兩個所述第三壓電致動器與兩個第四壓電致動器十字交叉設(shè)置；所述第四連接件安裝段設(shè)置有第一凹槽，所述第一凹槽與第一內(nèi)腔內(nèi)壁之間安裝有第四連接件，所述第四連接件與第二連接件固定連接，所述第四連接件截面的外圈為與第一內(nèi)腔匹配的多邊形，所述第四連接件截面內(nèi)圈為圓形，所述第四連接件安裝段設(shè)置有繞軸線均勻分布且斜向設(shè)置的凹槽孔。