[發明專利]一種感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置與方法

在審

• 申請號: 202010340239.9
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111531322A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 肖志瑜;柳中強;高超峰;吳文杰;陳進
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市歲之博新材料科技有限公司
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02;B23P25/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，包括用于夾持軸類零件(2)的車床卡盤(1)、用于頂緊軸類零件(2)的活頂尖(7)，以及位于車床一側的車床刀座(6)；所述車床卡盤(1)和活頂尖(7)的軸心在同一條軸線上；其特征在于：

表面超聲滾壓裝置(4)還包括一感應線圈(3)、活動臂(5)、感應電源(8)和紅外測溫槍(9)；

所述活動臂(5)的一端用于安裝感應線圈(3)，另一端固定在車床刀座(6)上；所述表面超聲滾壓裝置(4)也固定在車床刀座(6)上；

所述感應線圈(3)通過導線連接感應電源(8)；紅外測溫槍(9)的輸出端由信號線連接感應電源(8)；

所述感應線圈(3)和表面超聲滾壓裝置(4)的滾壓頭，分別位于軸類零件(2)的相對側；軸類零件(2)的周面被部分覆蓋在感應線圈(3)內；感應線圈(3)與軸類零件(2)不接觸；

所述紅外測溫槍(9)的溫度采集區域，位于軸類零件(2)被感應線圈(3)所覆蓋的區域；

當車床刀座(6)運動時，表面超聲滾壓裝置(4)和感應線圈(3)沿軸類零件(2)的軸向方向同步運動；

紅外測溫槍(9)將軸類零件(2)采集區域的溫度數據傳遞給感應電源(8)，感應電源(8)根據溫度反饋模塊的預設溫度，通過感應線圈(3)的電磁場感應加熱方式，對軸類零件(2)加工區域的溫度進行控制，進而使軸類零件(2)位于加工區域的溫度恒定。

2.根據權利要求1所述感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，其特征在于：所述紅外測溫槍(9)也可設置于車床刀座(6)上；當車床刀座(6)運動時，表面超聲滾壓裝置(4)、紅外測溫槍(9)和感應線圈(3)沿軸類零件(2)的軸向方向同步運動；此時紅外測溫槍(9)的溫度采集點，始終處于軸類零件(2)被感應線圈(3)電磁場所覆蓋的區域。

3.根據權利要求2所述感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，其特征在于：所述溫度進行控制是指，當紅外測溫槍(9)測得軸類零件(2)采集區域溫度高于感應電源(8)預設溫度時，感應線圈(3)停止加熱；當低于預設溫度時，感應線圈(3)繼續加熱。

4.根據權利要求3所述感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，其特征在于：所述活動臂(5)由四根通過銷軸或者螺桿相互鉸接的連桿(11)構成的U形活動臂。

5.根據權利要求4所述感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，其特征在于：所述表面超聲滾壓裝置(4)的滾壓頭直徑為8～16mm的碳化鎢陶瓷球或者氧化鋯陶瓷球。

6.根據權利要求5所述感應加熱輔助表面超聲滾壓裝置，其特征在于：所述感應線圈(3)呈U形或者半圓弧形。

7.一種通過高頻直流加熱輔助滾壓加工短軸零件的方法，其特征在于采用權利要求1-6中任一項所述裝置實現，其包括如下步驟：

(1)待加工軸類零件(2)一端夾持在車床卡盤(1)上，另外一端加工出A類中心孔5-10mm，采用錐度為120°活頂尖(7)頂住，防止加工過程軸類零件(2)晃動；

(2)完成步驟(1)后，通過調整活動臂(5)連接桿的方向，使感應線圈(3)工作區的軸線與待加軸類零件(2)的軸線處于同一水平線，使感應線圈(3)和表面超聲滾壓裝置(4)的滾壓頭，分別位于軸類零件(2)的相對側，并且軸類零件(2)的周面被部分覆蓋在感應線圈(3)內，作業時感應線圈(3)與軸類零件(2)不接觸；

(3)完成步驟(2)后，打開感應電源(8)，同時開啟車床，軸類零件(2)轉動，對待加工軸類零件(2)的加熱區域進行電磁場感應加熱；通過調整感應電源(8)的功率以控制軸類零件(2)的溫度在100-800℃之間；

(4)當紅外測溫槍(9)測得軸類零件(2)采集區域的溫度達到感應電源(8)預設溫度值，即待加工軸類零件(2)所需溫度時，開啟表面超聲滾壓裝置(4)，對軸類零件(2)進行表面超聲滾壓加工作業；由于表面超聲滾壓裝置(4)和活動臂(5)均固定于車床刀座(6)上，因此二者的移動方向和移動速度均相同，使滾壓過程中待加工軸類零件(2)的滾壓區域，始終位于感應線圈(3)的加熱區域。