[發(fā)明專利]一種超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011270644.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN112430810B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宇輝;魏昕;汪永超;董成祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10;C21D10/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置，其特征在于，包括激光同軸送粉熔覆頭、超聲振動(dòng)模組、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組、三軸運(yùn)動(dòng)模組以及基座；所述超聲振動(dòng)模組以及所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組均固定設(shè)置在所述基座上，所述超聲振動(dòng)模組與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組在所述基座上呈相對(duì)設(shè)置，所述三軸運(yùn)動(dòng)模組設(shè)置在所述基座上且與其活動(dòng)連接，所述激光同軸送粉熔覆頭設(shè)置在所述三軸運(yùn)動(dòng)模組上且位于所述超聲振動(dòng)模組的上方；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組上設(shè)有三爪卡盤；齒輪試件位于超聲振動(dòng)模組與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組之間，且放置于三爪卡盤上；

所述超聲振動(dòng)模組包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)組件、導(dǎo)軌、滑塊以及超聲高頻振動(dòng)發(fā)生組件；所述導(dǎo)軌固定設(shè)置在所述基座上，所述滑塊滑動(dòng)連接在所述導(dǎo)軌上，所述超聲高頻振動(dòng)發(fā)生組件設(shè)置在所述滑塊上，所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)組件設(shè)置在所述基座上且與所述超聲高頻振動(dòng)發(fā)生組件連接；

所述超聲高頻振動(dòng)發(fā)生組件包括外殼、無(wú)線能量傳輸模塊、換能器以及工具頭；所述無(wú)線能量傳輸模塊設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部，所述工具頭設(shè)置在所述外殼的外部且位于所述外殼與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組之間，所述無(wú)線能量傳輸模塊通過(guò)所述換能器與所述工具頭連接；

所述無(wú)線能量傳輸模塊包括原邊線圈、副邊線圈以及固定座；所述換能器包括預(yù)緊螺母、壓電陶瓷、變幅桿以及蓋板；所述固定座設(shè)置在所述外殼上且位于遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組的一端，所述原邊線圈固定設(shè)置在所述固定座上，所述副邊線圈固定設(shè)置在所述變幅桿上；所述變幅桿穿過(guò)所述外殼且與其活動(dòng)連接，所述變幅桿的一端與所述工具頭連接，所述變幅桿的另一端依次與所述壓電陶瓷、所述蓋板以及所述預(yù)緊螺母連接，所述變幅桿、所述壓電陶瓷以及所述蓋板的內(nèi)部相連通且設(shè)置有與所述預(yù)緊螺母相匹配的預(yù)緊螺栓；

所述變幅桿與所述外殼的連接處設(shè)置有限位環(huán)、限位軸承以及固定環(huán)；所述固定環(huán)設(shè)置在所述外殼的外部，所述限位軸承以及所述限位環(huán)依次設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部，所述變幅桿均與所述限位環(huán)、所述限位軸承以及所述固定環(huán)活動(dòng)連接；

所述外殼上設(shè)置有與所述外殼相連通的進(jìn)氣管，所述預(yù)緊螺母、所述預(yù)緊螺栓、所述蓋板、所述壓電陶瓷、所述變幅桿以及所述工具頭的中部均為與所述進(jìn)氣管相連通的腔體設(shè)計(jì)；

冷卻壓縮空氣經(jīng)外置冷卻機(jī)冷卻后，由進(jìn)氣管輸出到固定座的腔室分成兩路進(jìn)行冷卻：

第一路通過(guò)蓋板、壓電陶瓷與固定座的腔室之間的環(huán)形縫隙形成氣幕對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行冷卻，然后由副邊線圈的磁環(huán)座的微孔輸出，接著到達(dá)外殼的腔室，最終由限位環(huán)導(dǎo)流孔縫隙擠出；

第二路通過(guò)預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺栓、變幅桿、工具頭中部的腔體的出氣通道直接輸送到齒輪試件內(nèi)徑圓環(huán)空間，對(duì)齒輪試件和三爪卡盤進(jìn)行冷卻，然后由三爪卡盤的調(diào)節(jié)限位環(huán)的周向?qū)Я鞑哿鞒觥?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模組包括電機(jī)、聯(lián)軸器、支撐座、支撐軸承、旋轉(zhuǎn)軸；所述支撐座固定設(shè)置在所述基座上，所述支撐軸承設(shè)置在所述支撐座上，所述旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述支撐軸承且與其活動(dòng)連接，所述電機(jī)設(shè)置在所述支撐座上，所述旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)離所述超聲振動(dòng)模組的一端與所述電機(jī)連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的另一端與所述三爪卡盤連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有位于所述支撐座與所述卡盤之間的環(huán)形壓力傳感器，所述環(huán)形壓力傳感器上設(shè)置有與所述旋轉(zhuǎn)軸相適應(yīng)的調(diào)節(jié)螺母，所述環(huán)形壓力傳感器與所述三爪卡盤之間設(shè)置有預(yù)緊彈簧。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述電機(jī)與所述旋轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器進(jìn)行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超聲激光復(fù)合表面強(qiáng)化裝置，其特征在于，所述三軸運(yùn)動(dòng)模組包括X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、底板、立板以及熔覆頭座；所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述基座上，所述底板設(shè)置在所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述立板設(shè)置在所述底板上，所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述立板上，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述熔覆頭座設(shè)置在所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述激光同軸送粉熔覆頭設(shè)置在所述熔覆頭座上。