一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置，包括加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源、超声波发生器、数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变幅杆以及滚压头。提出了能够控制滚压加工的轨迹控制器，并在加工轨迹控制器和超声电源之间外接电压加工轨迹控制器，通过调节电压控制超声电源产生大小不同振幅的控制系统；采用复合式变幅杆，上端采用预紧螺栓与换能器连接，下端利用两侧螺纹与滚压头连接，组成执行装置。该装置能够控制超声振幅，使工件表面法向振幅大小保持一致。改善工件在曲面工件滚压过程中的受力不均匀情况，利用三轴机床达到五轴机床加工效果，提高被加工工件表面滚压的质量。提高被加工工件表面滚压的质量。提高被加工工件表面滚压的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置


[0001]本技术属于超声强化补偿装置，更具体的讲，涉及一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置。

技术介绍

[0002]超声滚压强化是一种利用超声波作用于超声换能器使其产生超声振动并通过滚压刀具作用于工件的一种复合特种加工技术，广泛应用于金属材料以及相关零部件的表面强化，特别是在汽车、飞机发动机叶片、医疗器械、精密器械等加工精度较高的领域，能够达到“削峰填谷”的作用，提高待加工工件的表面完整性、抗腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性等性能，同时具有在加工过程中无废料、清洁化、高效率且加工范围广等优点。在超声滚压的应用中，精确的振幅控制是决定加工质量的重要因素。
[0003]超声滚压技术能够满足基本的超声强化要求，但对于复杂曲面的超声滚压，需要利用五轴机床进行超声滚压，五轴机床能够调整滚压刀头角度，使得刀头与工件接触点始终保持垂直状态进行超声滚压加工，而三轴机床只能在X、Y、Z三个方向进行移动，加工复杂曲面时，不能保证刀头与工件接触点始终保持垂直状态，使得有效滚压振幅得不到控制，很难保证较高精度的滚压，滚压刀具头为半球面，被加工工件在不同的接触点所产生的法向有效振幅存在一定程度上的偏差，导致高精度的滚压得不到有效的保障，进而使得待加工工件表面滚压质量较差。为了解决超声滚压在加工曲面时，因为被加工工件在不同的接触点所产生的法向有效振幅存在偏差，很难保证较高精度的滚压问题，专利技术了一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置。

技术实现思路

[0004]一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置，其特征在于：包括加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源、超声波发生器、数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变幅杆以及滚压头；控制装置包括加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源和超声波发生器；所述超声波发生器与换能器通过声波传输装置连接；执行装置从上住下依次为数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变幅杆和滚压头；复合式变幅杆的上端采用预紧螺栓与换能器连接，下端利用两侧螺纹与滚压头连接。加工轨迹控制器内设置加工轨迹模拟、计算和信号转化装置；所述加工轨迹控制器与超声电源之间外接电压加工轨迹控制器。所述执行装置中换能器为中空式，上、下端为凸台，整个换能器装置由三个换能器叠加而成，顶部的换能器上端与刀柄采用过盈配合。所述执行装置中复合式变幅杆为中空式，顶部为大端面，与换能器采用预紧螺纹进行连接，下部为小端面，两侧分别设置螺纹孔，与滚压头上外侧圆柱面采用螺纹连接。
[0005]根据待滚压工件表面形状，预先设定工件的加工轨迹，通过加工加工轨迹与滚压刀具的实际接触加工情况，加工轨迹控制器通过计算、模拟、仿真、输出各时间所需的加工电压；加工轨迹控制器输出各时间所需的加工电压，该输出电压能够作用于超声电源，达到
自动控制超声电源，使得超声电源在每一时刻接收到的电压不同；不同的电压作用于超声电源，超声电源传输到超声波发生器，通过超声波加工轨迹控制器自动控制超声振幅；采用复合式变幅杆，前端为圆锥，后端为圆柱且为中空形式，不仅能够节约材料，而且能够通过减少截面的形式增加对工件施加的整个过程中产生的力；复合式变幅杆与滚压刀具连接，将振幅直接传递到工件表面，实现了电压振幅自动补偿装置。
[0006]为实现上述的功能，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]根据待滚压工件表面形状，预先设定工件的加工轨迹，通过加工轨迹与滚压刀具的实际接触加工情况，加工轨迹控制器根据计算、模拟、仿真、输出各时间所需的加工电压信号，所输出的电压信号作用在电压加工轨迹控制器上，电压加工轨迹控制器调整电压后，将电压作用到超声电源上，控制超声波发生器，发射超声波产生超声振幅，在不同的时间产生不同的超声振幅，经由复合式变幅杆放大振幅后，将振幅通过滚压头传递给工件表面。
[0008]本专利技术具有的优点和积极效果
[0009]1.该方法能够针对曲面工件，控制超声振幅，改善工件在滚压过程中的受力不均匀情况，提高被加工工件表面滚压的质量。
[0010]2.该方法使用的复合式变幅杆，能够增大作用在滚压刀具上的振幅，能够节约材料，提高滚压质量。
[0011]3.该方法可行性高，通过电压补偿的方法可以为其他高精密加工提供一定的借鉴。
[0012]4.该方法能够利用三轴机床达到五轴机床的加工效果，有利于节约成本，提高经济效益。
附图说明
[0013]图1 总体结构示意图。
[0014]图2 滚压加工示意图。
[0015]图3 加工轨迹控制器补偿原理图。
[0016]图4 复合式变幅杆。
[0017]图5 换能器。
[0018]图1 附图说明：1.加工轨迹控制器2.电压加工轨迹控制器3.超声电源4.超声波发生器5.数控加工中心6.刀柄7.换能器8.复合式变幅杆9.滚压头
[0019]图2 附图说明：9.滚压头和工件。
[0020]图3附图说明：工件
[0021]图4附图说明：8.复合式变幅杆。
[0022]图5附图说明：7.换能器。
具体实施方式
[0023]为了使本方法所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面将结合附图和实施例对其做进一步的说明。
[0024]一种通过调整电压振幅补偿用于精密超声滚压的方法主要包括：加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源、超声波发生器、数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变
幅杆以及滚压头。
[0025]该装置的整体结构由控制装置和执行装置构成，包括加工轨迹控制器1、电压加工轨迹控制器2、超声电源3、超声波发生器4、数控加工中心5、刀柄6、换能器7、复合式幅杆8、滚压头9。根据加工工件的加工轨迹图形信号传入加工轨迹控制器1中，加工轨迹控制器1经过仿真、模拟和计算补偿量，传出补偿后的电压信号通过信号传输线传输到电压加工轨迹控制器2，电压加工轨迹控制器2根据接收到的信号，将输出电压做出相应调整后，作用于超声电源3，超声电源3控制超声波发生器4，超声波发生器4产生超声振幅传递到换能器7，振幅通过复合式变幅杆8将振幅扩大并传递到滚压头9，最后由滚压头9作用到工件表面。
[0026]通过加工加工轨迹与滚压头的实际接触加工情况，加工轨迹控制器1通过计算、模拟、仿真、输出各时间所需的加工电压；加工轨迹控制器1输出各时间所需的加工电压，该输出电压能够直接作用于超声电源3，达到自动控制超声电源，使得超声电源3在每一时刻接收到的电压不同；不同的电压作用于超声电源3，超声电源3传输到超声波发生器4，通过超声波发生器4自动控制超声振幅；采用复合式变幅杆8，前端为圆锥，后端为圆柱且为中空形式，不仅能够节约材料，而且能够通过截面减少的形式增加对工件施加的整个过程中产生的力；复合式变幅杆8与滚压头9连接，将振幅直接传递到工件表面，实现了电压振幅自动补偿的装置。
[0027]本技术装置的工作原理是：
[0028]加工轨迹控制器1的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置，其特征在于：包括加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源、超声波发生器、数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变幅杆以及滚压头；控制装置包括加工轨迹控制器、电压加工轨迹控制器、超声电源和超声波发生器；所述超声波发生器与换能器通过声波传输装置连接；执行装置从上住下依次为数控加工中心、刀柄、换能器、复合式变幅杆和滚压头；复合式变幅杆的上端采用预紧螺栓与换能器连接，下端利用两侧螺纹与滚压头连接。2.根据权利要求1所述的一种基于电压的精密超声滚压振幅自动补偿装置，其特征在于：加工轨迹控制器内设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张银行，王帅，张艺嘉，蒋振峰，潘永智，付秀丽，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：新型
国别省市：