一种超声振动滚压加工装置制造方法及图纸

本申请涉及超声滚压加工的技术领域，尤其涉及一种超声振动滚压加工装置。本申请的超声振动滚压加工装置包括：振动金属板，所述振动金属板为方形板，所述振动金属板的顶端延伸有凸起块，所述振动金属板的第一面固定有紧固件，所述紧固件设有通孔；夹板，所述夹板上开有通槽，所述振动金属板通过所述通孔和所述通槽与所述夹板固定连接；滚压工具头，所述滚压工具头与所述凸起块连接；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述振动金属板的第二面上，超声波发生器，所述超声波发生器与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器与所述振动金属板连接。本申请提供的装置，结构简单，能对微细部件进行超声振动滚压加工。

A Rolling Processing Device with Ultrasound Vibration

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动滚压加工装置
本申请涉及超声滚压加工的
，尤其涉及一种超声振动滚压加工装置。
技术介绍
超声振动滚压技术是利用超声冲击能量和静载滚压相结合，对金属零部件表面进行高速撞击处理，使零件表层材料产生较大的塑性变形，卸载后形成有益的残余压应力，从而强化被加工表面。加工工作头沿工件表面法线方向施加一定幅度的超声频机械振动，在一定进给条件下，工作头将静压力和超声频振动传递到旋转的机械零部件表面，产生冲挤作用而使金属材料得到强化。工件表面由于产生了塑性变形，一方面，工件表面凹凸不平的部分因此被压平，使其表面粗糙度变小，如果调整到合适的超声滚压加工参数下进行加工，工件表面粗糙度是可能降低到纳米水平的。另一方面，由超声振动产生的撞击与预紧力产生的挤压相结合的作用，金属表面发生剧烈而的塑性变形，这将使金属工具的外表面和内部出现的大量错位和滑移，导致表层一些晶粒。因此，细化形成强度较高的超细晶结构层，提高了金属表面的综合性能指标。另外，因为工件表面在滚压工具头加工过程中是被均匀压缩的，所以，在产生表面硬化的效果的同时，也会是被压缩的表面出现数值较高的残余应力，这有利于提高工件表面的的抗疲劳性和耐磨性。超声振动滚压技术是利用超声振动的原理，将超声波发生器与滚压工具头相结合，对工件表面进行表面强化和光整加工，超声振动发生器产生超声振动，通过变幅杆等装置放大后传递给工具头，这样工具头就能在对工件表面进行滚压加工时产生微幅的高速撞击，经过微幅高速撞击后的工件表面的材料产生比普通滚压更为剧烈的塑性变形，晶粒强化的效果也得到明显的增强，从而起到辅助滚压的作用。总的来说，它相比于传统加工，主要有以下几个优点：1)相比于单纯的滚压和其他表面强化技术，能够使加工表面获得更好的光洁度；2)装置中工具头使用的是可以滚动的高硬度材料，这使使用寿命和加工效率都得到了增强；3)动态的冲击与静态载荷的结合有助于工具头位置的调节，使其能够加工不同外形的表面。超声表面滚压加工的参数的影响因素，包括：静压力、振动强度和在各种加工的参数下对表面层重复加工的次数，改变上述几个参数对超声滚压加工的质量都有很大的影响，国内有很多研究者已针对多种不同材料进行了研究、实验，并得出了很有实际生产参考价值的结论与数据。超声表面滚压强化技术能够增强普通滚压表面加工对轴类等机械传动零部件的耐磨性和其他表面质量的改善作用，对于机械加工、航空航天，车辆等工程领域来说是非常具有潜力的一项技术。特别是对于一些硬度较高的轴类零件、支撑类零件使用超声辅助进行滚压加工将大大的省时省力。超声表面滚压技术是利用超声冲击能量和静载滚压相结合，对金属零部件表面进行高速撞击处理，使零件表层材料产生较大的塑性变形，卸载后形成有益的残余压应力，从而强化被加工表面。常规超声振动滚压设备的结构图如附图8所示，首先由超声波发生器产生电信号传递至换能器，根据压电效应产生一定振幅的振动，传递给变幅杆后，根据客户要求对振动幅度进行放大，然后再将振幅放大后的超声振动传递工具头，工具头因此产生一定幅度的超声振动。工具头一般是由硬度较大的材料制成的滚轮或滚珠，装置工作时，工具头的轴线与工件表面方向一致，并在这个方向上与工件进行连续的撞击。另外，工具头与工件表面的接触有一定的静压力，并且可以根据加工的质量要求来通过预紧装置调节静压力。装置的进给速度也是可以调节的，进给速度的快慢对加工的效果同样也有着较大影响，加工过程中，在一定的进给速度下，工具头与所要加工的机械零部件表面接触、撞击，使材料产生弹、塑性变形。工件表面在滚压工具头加工过程中是被均匀压缩的，所以在产生表面硬化的效果的同时，也会是被压缩的表面出现数值较高的残余应力，这有利于提高工件表面的的抗疲劳性和耐磨性。但是，现有的超声滚压加工的设备具有换能器、变幅杆等部件，使得常规的超声滚压加工设备具有体积庞大、便携性差的技术缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种超声振动滚压加工装置，结构简单，能对微细部件进行超声振动滚压加工。本申请的超声振动滚压加工装置包括：振动金属板，所述振动金属板为方形板，所述振动金属板的顶端延伸有凸起块，所述振动金属板的第一面固定有紧固件，所述紧固件设有通孔；夹板，所述夹板上开有通槽，所述振动金属板通过所述通孔和所述通槽与所述夹板固定连接；滚压工具头，所述滚压工具头与所述凸起块连接；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述振动金属板的第二面上，超声波发生器，所述超声波发生器与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器与所述振动金属板连接。作为优选，所述紧固件为紧固板，所述紧固板上设有通孔，所述通孔的形状与所述通槽的形状相配合，使得所述紧固板通过所述通孔和螺栓与所述夹板的通槽固定连接。作为优选，所述超声振动滚压加工装置还设有固定板和固定螺栓，所述固定板垂直固定在所述夹板的一端，所述固定板上还设有螺孔，所述螺孔的形状与所述固定螺栓的形状相配合，使得所述固定螺栓穿过所述螺孔固定所述振动金属板的位置。作为优选，所述压电陶瓷片为压电双晶片。作为优选，所述压电陶瓷片通过粘合剂贴合在所述振动金属板的第二面上。作为优选，所述超声波发生器的正极通过导线与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器的负极通过导线与所述振动金属板连接。作为优选，所述滚压工具头与所述凸起块刚性连接。具体的，所述滚压工具头与所述凸起块焊接。作为优选，所述滚压工具头与所述凸起块可拆卸连接。具体的，所述滚压工具头与所述凸起块卡扣连接。作为优选，所述凸起块为两块。作为优选，所述通槽的数量为两条，两条所述通槽相互平行的设置在所述夹板上。作为优选，所述通孔的数量为4个，所述通孔两两对称设置，且所述通孔的位置与所述通槽的位置相匹配，使得所述紧固板通过所述通孔与所述夹板的通槽固定连接。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例中，提供了一种超声振动滚压加工装置，包括振动金属板、夹板、滚压工具头、压电陶瓷片和超声波发生器。本申请所设计的超声振动滚压加工装置采用的是振动金属板取代常规装置的换能器部分，并且在本申请的超声振动滚压加工装置中，没有设置与变幅杆的作用相当的装置，同时将滚压工具头直接与振动金属板连接，提高了本申请的超声振动滚压加工装置的便携性，也使得本申请的装置适用于加工微细零部件。本申请的超声振动滚压加工装置使用时，将待加工的工件固定于车床上做回转运动，将本申请的装置固定在工件需要加工的位置，启动超声波发生器，由超声波发生器将正弦波电信号接到安装在振动金属板的压电陶瓷片上，压电陶瓷片根据压电效应产生一定振动幅度和频率的超声振动，因为压电陶瓷片与振动金属板连接，因此整块振动金属板也会因此产生超声振动，并直接传递给滚压工具头，进而对工件的加工区域进行超声振动滚压加工。这也使桌式超声振动滚压加工装置的生产制造有了一定的可能，而且，本申请的超声振动滚压加工装置的加工生产的工序也同样得到了简化，适合于批量化生产。附图说明图1为本申请实施例中超声振动滚压加工装置的结构图；图2为图1中振动金属板的侧视图；图3为图1中振动金属板的正视图；图4为图1中振动金属板的俯视图；图5为图1中振动金属板与夹板和固定板的安装结构侧视图；图6为图1中振动金属板与夹板和固定板的安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声振动滚压加工装置，其特征在于，包括：振动金属板，所述振动金属板为方形板，所述振动金属板的顶端延伸有凸起块，所述振动金属板的第一面固定有紧固件，所述紧固件设有通孔；夹板，所述夹板上开有通槽，所述振动金属板通过所述通孔和所述通槽与所述夹板固定连接；滚压工具头，所述滚压工具头与所述凸起块连接；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述振动金属板的第二面上，超声波发生器，所述超声波发生器与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器与所述振动金属板连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声振动滚压加工装置，其特征在于，包括：振动金属板，所述振动金属板为方形板，所述振动金属板的顶端延伸有凸起块，所述振动金属板的第一面固定有紧固件，所述紧固件设有通孔；夹板，所述夹板上开有通槽，所述振动金属板通过所述通孔和所述通槽与所述夹板固定连接；滚压工具头，所述滚压工具头与所述凸起块连接；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述振动金属板的第二面上，超声波发生器，所述超声波发生器与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器与所述振动金属板连接。2.根据权利要求1所述的超声振动滚压加工装置，其特征在于，所述紧固件为紧固板，所述紧固板上设有通孔，所述通孔的形状与所述通槽的形状相配合，使得所述紧固板通过所述通孔和螺栓与所述夹板的通槽固定连接。3.根据权利要求1所述的超声振动滚压加工装置，其特征在于，所述超声振动滚压加工装置还设有固定板和固定螺栓，所述固定板垂直固定在所述夹板的一端，所述固定板上还设有螺孔，所述螺孔的形状与所述固定螺栓的形状相配合，使得所述固定螺栓穿过所述螺孔固定所述振...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文君，李志成，李建华，
申请(专利权)人：信利光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44