[發明專利]一種用于滾動體工件表面的超聲強化加工設備

有效

• 申請號: 201910831060.0
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110640638B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉曉初;段偉建;康軍輝;金杰;謝鑫成;劉鎮;朱銳
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B24C1/10
• 分類號: B24C1/10;B24C3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

本發明公開一種用于滾動體工件表面的超聲強化加工設備，包括用于對工件進行裝夾的旋轉裝夾機構、用于往工件的表面發射高速的鋼珠的超聲送料機構以及用于對鋼珠進行收集以供超聲送料機構循環發射的鋼珠收集盒，所述超聲送料機構包括超聲波發生器和超聲波換能器，所述旋轉裝夾機構包括電磁無心夾具和用于驅動電磁無心夾具進行旋轉的旋轉驅動機構；其中，所述鋼珠收集盒為空心結構，頂部設置為V形結構；所述超聲波換能器設置在鋼珠收集盒的底部，鋼珠位于鋼珠收集盒的內腔中。該超聲強化加工設備能夠持續循環且均勻地對滾動體工件的表面進行強化加工，且具有較高的加工效率以及結構簡單等優點。

技術領域

本發明涉及超聲強化加工設備，具體涉及一種用于滾動體工件表面的超聲強化加工設備。

背景技術

隨著現代工業技術的發展，人們對機械裝備的安全可靠性能和壽命要求越來越高，例如飛機、裝甲車、船舶、機車、汽車、內燃機、汽輪機、冶金機械、石油機械、采煤機械、礦山機械等；其中，凡是承受循環載荷的承力件，隨時可能因疲勞而出現零件斷裂等現象，其后果不僅會造成財產損失，還會導致人員傷亡，因此提高機械零部件的疲勞強度和壽命具有重大意義。

現有的超聲強化工藝中，主要通過對零件的表面實施冷擠壓，使其表面產生殘余壓應力。但是，現有的工藝設備復雜，使用的都是特定的一種加工介質，加工不均勻，且不能對材料進行連續的加工，同時還要為加工介質提供一套循環供料的送料系統(例如，申請公布號為CN 109676529 A的發明申請公開的一種用于強化研磨加工的連續循環送料系統)；上述現有的工藝都存在成本增大、工序繁瑣等問題，造成現有超聲強化加工整體效率很低，效果不明顯。

發明內容

本發明的目的在于克服上述存在的問題，提供一種用于滾動體工件表面的超聲強化加工設備，該超聲強化加工設備能夠持續循環且均勻地對滾動體工件的表面進行強化加工，且具有較高的加工效率以及結構簡單等優點。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于滾動體工件表面的超聲強化加工設備，包括用于對工件進行裝夾的旋轉裝夾機構、用于往工件的表面發射高速的鋼珠的超聲送料機構以及用于對鋼珠進行收集以供超聲送料機構循環發射的鋼珠收集盒，所述超聲送料機構包括超聲波發生器和超聲波換能器，所述旋轉裝夾機構包括電磁無心夾具和用于驅動電磁無心夾具進行旋轉的旋轉驅動機構；

其中，所述鋼珠收集盒為空心結構，頂部設置為V形結構；所述超聲波換能器設置在鋼珠收集盒的底部，鋼珠位于鋼珠收集盒的內腔中；工作時，裝夾好的工件放置在鋼珠收集盒上V形的開口處，超聲波換能器將超聲波轉換成高頻的振動，推動鋼珠高速撞擊在上方的工件上。

上述超聲強化加工設備的工作原理是：

工作時，先將待加工的滾動體工件裝夾在電磁無心夾具上，此時滾動體工件位于鋼珠收集盒的V形結構的之上，圓柱形的滾動表面正對著鋼珠收集盒的內腔；然后啟動超聲波發生器、超聲波換能器以及旋轉驅動機構，開始對工件的滾動表面進行強化加工。

在強化加工的過程中，超聲波發生器向超聲波換能器發出超聲波信號，超聲波換能器接收到超聲波信號后，將其轉換成高頻的振動，由于鋼珠設置在鋼珠收集盒的內腔中，并承放在超聲波換能器的振動源上，所以高頻的振動直接賦予鋼珠巨大的沖擊力，使得鋼珠可以高速地往上撞擊滾動體工件的滾動表面，從而在滾動表面產生殘余壓應力。其中，鋼珠往上撞擊滾動體工件后，反彈落下去，再接觸到超聲波換能器的振動源時，鋼珠再次被振動而往上移動，從而再次對工件進行撞擊擠壓，以此循環，直至強化加工完成。進一步，在鋼珠收集盒的防護下，鋼珠撞擊滾動體工件后，能夠重新回到超聲波換能器的振動源上，從而能夠形成持續的、反復的強化工作。而且，鋼珠收集盒的頂部設置為V形結構，可以適用于不同大小的滾動體工件的強化加工。