[發明專利]一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置

有效

• 申請號: 202210106251.2
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114480827B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 邵文;呂亮亮;唐進元;龍荃
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 王本晉

本發明公開了一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置，包括：工作臺，安裝有旋轉驅動機構；旋轉臺，與旋轉驅動機構連接以能夠相對工作臺旋轉，旋轉臺上安裝有超聲發生器；安裝于旋轉臺的超聲換能器，能夠隨旋轉臺同步旋轉；超聲振動變幅桿，底端與超聲換能器連接，頂端用于裝夾工件，用于將超聲換能器發出的超聲振動傳遞給工件。本發明配合傳統噴丸裝備即可實現對待處理零件的超聲噴丸強化處理，噴丸不需要施加超聲振動，使得噴丸速度不受影響，提高噴丸速度，噴丸撞擊力量足夠，強化效率高；旋轉臺帶動超聲振動變幅桿以及工件做旋轉運動，實現對復雜表面的加工，并且獲得均勻的表面強化層。

技術領域

本發明涉及噴丸加工領域，特別是涉及一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置。

背景技術

噴丸作為機械加工中的重要后處理步驟，是提高零件抗疲勞性的重要手段。目前，一些高端機械產品的使用壽命不長，可靠性不高的問題十分嚴重，特別在航空、船舶、礦山機械等對機械性能要求極高的場合，提高關鍵零部件的疲勞強度和壽命有著重要的意義。在目前在齒輪的制造中，齒輪經過機加工后，往往要進行滲碳處理和噴丸強化處理的后處理工序。因為齒輪在去除材料加工中，其表面及次表面會產生殘余拉應力，導致其在后續實際工作中疲勞裂紋擴展速率變快，進而影響齒輪的疲勞壽命。通過齒輪的噴丸處理，可在齒面產生一定厚度的冷作硬化層，抵消不良拉應力，延緩裂紋形成，從而有效增加齒輪的使用壽命。

超聲噴丸技術是利用超聲波使彈丸產生機械振動，從而驅動金屬或陶瓷彈丸對處理表面進行噴丸加工的過程。是在傳統噴丸技術的基礎上發展起來的一種新型表面強化技術。相較于傳統的噴丸方式，超聲噴丸能獲得更好的強化效果和較深的強化層，其工作設備體積小、能耗低，強化過程中噪聲相對較小，同時可有效提高齒輪表面殘余應力層深度，降低加工表面粗糙度。因此已經成為材料表面強化技術發展的新方向。

目前，在已公布超聲處理技術中，超聲噴丸裝置多是利用超聲振動直接提供噴丸動力或者利用噴丸針擊打受噴射表面，這種裝置普遍存在以下幾點問題：(1)超聲振動作用于彈丸，為彈丸提供撞擊速度并且產生相對于工件的振動，此類裝置存在彈丸速度低、強化效率低下；(2)利用沖擊針撞擊工件表面加工時，加工效率低難以適應大批量生產，并且復雜零件的表面難會影響撞針的橫向移動，凹凸不平的表面有時無法加工；(3)利用噴丸針撞擊零件和在密閉噴丸室中驅動彈丸撞擊零件都適合用于簡單的平面和曲面的加工，并不能對像齒輪類零件等復雜零件進行超聲噴丸強化，尤其對于螺旋錐齒輪類零件等復雜曲面更難于加工。

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，本發明提出一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置，能夠加工齒輪等具有復雜曲面的工件，且不影響噴丸速度。

根據本發明的第一方面實施例的一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置，包括：工作臺，安裝有旋轉驅動機構；旋轉臺，與旋轉驅動機構連接以能夠相對工作臺旋轉，所述旋轉臺上安裝有超聲發生器；安裝于旋轉臺的超聲換能器，能夠隨旋轉臺同步旋轉；超聲振動變幅桿，底端與超聲換能器連接，頂端用于裝夾工件，用于將超聲換能器發出的超聲振動傳遞給工件。

根據本發明實施例的一種齒輪類零件超聲噴丸強化裝置，至少具有如下技術效果：超聲振動通過超聲換能器傳遞到超聲振動變幅桿，經超聲振動變幅桿后直接作用于工件，同時配合傳統噴丸裝備即可實現對待處理零件的超聲噴丸強化處理，噴丸不需要施加超聲振動，使得噴丸速度不受影響，提高噴丸速度，噴丸撞擊力量足夠，強化效率高；旋轉臺帶動超聲振動變幅桿以及工件做旋轉運動，在工件的旋轉之下可以將工件的待加工面依次對準噴嘴噴射彈丸方向，實現對復雜表面的加工，并且獲得均勻的表面強化層。

根據本發明的一些實施例，還包括支撐板，固定安裝于旋轉臺上方，所述超聲換能器安裝于支撐板。

根據本發明的一些實施例，還包括支撐桿，所述支撐桿上端與支撐板固定連接，下端與旋轉臺固定連接。

根據本發明的一些實施例，所述支撐桿上下端均設有連接盤，以分別與支撐板和旋轉臺固定相連。