[發明專利]一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統及方法

有效

• 申請號: 202111573872.3
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114310679B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 唐進元;陳雪林;邵文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B24C1/10
• 分類號: B24C1/10;B24C5/00;B24C7/00;B24C9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馬俊

本發明公開了一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統，包括：加工臺，安裝有第一驅動機構和第二驅動機構，所述第一驅動機構用于裝夾工件并帶動工件運動；超聲振動變幅桿，豎向設置且與第二驅動機構連接以沿一豎向軸線旋轉，所述超聲振動變幅桿上安裝有多組壓電致動器；圓盤，設于超聲振動變幅桿中部并徑向向外延伸，外周設有反彈端面，所述圓盤位于多組壓電致動器引起的超聲振動變幅桿的振動波峰處。本發明利用超聲振動變幅桿的超聲振動和圓盤的振動反彈，對噴丸進行加速，以提高噴丸的速度和沖擊能量，保證其滿足高硬度工件表面的加工。

技術領域

本發明涉及工件表面加工，特別是涉及一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統及方法。

背景技術

超聲噴丸能夠改善工件表面的殘余應力分布，提高工件表面硬度，形成特殊表面形貌。該工藝廣泛用于強化各種表面的表面性能，提高疲勞強度。但是新材料的強度、硬度越來越高，當前噴丸系統與技術難以強化新材料，其強度超過1600MPa，硬度達到58HRC，這是由于現有噴丸系統激勵丸粒的速度和沖擊能量不夠，不能滿足高硬度的表面加工。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統，能夠提高噴丸速度和沖擊能量，滿足高硬度的工件表面加工需求。

根據本發明的第一方面實施例的一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統，包括：加工臺，安裝有第一驅動機構和第二驅動機構，所述第一驅動機構用于裝夾工件并帶動工件運動；超聲振動變幅桿，豎向設置且與第二驅動機構連接以沿一豎向軸線旋轉，所述超聲振動變幅桿上安裝有多組壓電致動器；圓盤，設于超聲振動變幅桿中部并徑向向外延伸，外周設有反彈端面，所述圓盤位于多組壓電致動器引起的超聲振動變幅桿的振動波峰處；混合器，用于將壓縮氣體和噴丸混合并將噴丸噴向反彈端面；所述噴丸填充裝置用于將噴丸送入混合器內；所述噴氣機構用于將壓縮氣體沖入混合器。

根據本發明實施例的一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統，至少具有如下技術效果：利用超聲振動變幅桿的超聲振動和圓盤的振動反彈，對噴丸進行加速，以提高噴丸的速度和沖擊能量，保證其滿足高硬度工件表面的加工。

根據本發明的一些實施例，所述超聲振動變幅桿為回轉體且以第一軸線為中軸線，所述第一軸線豎向設置；所述圓盤為回轉體且以第一軸線為中軸線，且所述圓盤的截面沿第二軸線對稱，所述第二軸線與第一軸線垂直。

根據本發明的一些實施例，所述超聲振動變幅桿在圓盤的上下兩側均設有安裝槽以安裝壓電致動器，用于產生超聲振動。

根據本發明的一些實施例，所述超聲振動變幅桿包括第一半段和第二半段，所述第一半段和第二半段分別位于圓盤的上下兩側；所述第一半段和第二半段均設有兩個安裝槽以安裝兩組壓電致動器。

根據本發明的一些實施例，所述第一半段包括從上端部朝中部依次同軸設置的第一連接段、第二傳遞段和第一放大段；所述第一連接段與第二傳遞段之間設有第一安裝槽，所述第二傳遞段和第一放大段設有第二安裝槽；所述第一放大段用于將第一安裝槽和第二安裝槽處的壓電致動器產生的超聲振動疊合。

根據本發明的第二方面實施例的一種用于強化高強度齒面的加工方法，包括如下步驟：S1，將工件裝夾在工作臺的驅動機構上；S2，開啟噴氣機構和噴丸填充裝置，高壓氣體混合著噴丸從混合器噴出至圓盤的反彈端面上，同時第二驅動機構和超聲波發生器開啟，振動變幅桿在壓電致動器的激勵下，產生超聲振動并將超聲振動傳遞給圓盤，噴丸經過反彈端面的反彈和超聲振動后對工件表面進行加工；S3，在驅動機構的驅動下，工件運動以實現加工區域的切換，實現待加工面的均勻加工。

根據本發明實施例的一種用于強化高強度齒面的超聲高速噴丸系統，至少具有如下技術效果：利用超聲振動變幅桿的超聲振動和圓盤的振動反彈，對噴丸進行加速，以提高噴丸的速度和沖擊能量，保證其滿足高硬度工件表面的加工。