一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，包括：加工台，安装有第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于装夹工件并带动工件运动；超声振动变幅杆，竖向设置且与第二驱动机构连接以沿一竖向轴线旋转，所述超声振动变幅杆上安装有多组压电致动器；圆盘，设于超声振动变幅杆中部并径向向外延伸，外周设有反弹端面，所述圆盘位于多组压电致动器引起的超声振动变幅杆的振动波峰处。本发明专利技术利用超声振动变幅杆的超声振动和圆盘的振动反弹，对喷丸进行加速，以提高喷丸的速度和冲击能量，保证其满足高硬度工件表面的加工。加工。加工。

【技术实现步骤摘要】
一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统及方法


[0001]本专利技术涉及工件表面加工，特别是涉及一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统及方法。

技术介绍

[0002]超声喷丸能够改善工件表面的残余应力分布，提高工件表面硬度，形成特殊表面形貌。该工艺广泛用于强化各种表面的表面性能，提高疲劳强度。但是新材料的强度、硬度越来越高，当前喷丸系统与技术难以强化新材料，其强度超过1600MPa，硬度达到58HRC，这是由于现有喷丸系统激励丸粒的速度和冲击能量不够，不能满足高硬度的表面加工。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，能够提高喷丸速度和冲击能量，满足高硬度的工件表面加工需求。
[0004]根据本专利技术的第一方面实施例的一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，包括：加工台，安装有第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于装夹工件并带动工件运动；超声振动变幅杆，竖向设置且与第二驱动机构连接以沿一竖向轴线旋转，所述超声振动变幅杆上安装有多组压电致动器；圆盘，设于超声振动变幅杆中部并径向向外延伸，外周设有反弹端面，所述圆盘位于多组压电致动器引起的超声振动变幅杆的振动波峰处；混合器，用于将压缩气体和喷丸混合并将喷丸喷向反弹端面；所述喷丸填充装置用于将喷丸送入混合器内；所述喷气机构用于将压缩气体冲入混合器。
[0005]根据本专利技术实施例的一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，至少具有如下技术效果：利用超声振动变幅杆的超声振动和圆盘的振动反弹，对喷丸进行加速，以提高喷丸的速度和冲击能量，保证其满足高硬度工件表面的加工。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，所述超声振动变幅杆为回转体且以第一轴线为中轴线，所述第一轴线竖向设置；所述圆盘为回转体且以第一轴线为中轴线，且所述圆盘的截面沿第二轴线对称，所述第二轴线与第一轴线垂直。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述超声振动变幅杆在圆盘的上下两侧均设有安装槽以安装压电致动器，用于产生超声振动。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述超声振动变幅杆包括第一半段和第二半段，所述第一半段和第二半段分别位于圆盘的上下两侧；所述第一半段和第二半段均设有两个安装槽以安装两组压电致动器。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述第一半段包括从上端部朝中部依次同轴设置的第一连接段、第二传递段和第一放大段；所述第一连接段与第二传递段之间设有第一安装槽，所述第二传递段和第一放大段设有第二安装槽；所述第一放大段用于将第一安装槽和第二安装槽处的压电致动器产生的超声振动叠合。
[0010]根据本专利技术的第二方面实施例的一种用于强化高强度齿面的加工方法，包括如下步骤：S1，将工件装夹在工作台的驱动机构上；S2，开启喷气机构和喷丸填充装置，高压气体混合着喷丸从混合器喷出至圆盘的反弹端面上，同时第二驱动机构和超声波发生器开启，振动变幅杆在压电致动器的激励下，产生超声振动并将超声振动传递给圆盘，喷丸经过反弹端面的反弹和超声振动后对工件表面进行加工；S3，在驱动机构的驱动下，工件运动以实现加工区域的切换，实现待加工面的均匀加工。
[0011]根据本专利技术实施例的一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，至少具有如下技术效果：利用超声振动变幅杆的超声振动和圆盘的振动反弹，对喷丸进行加速，以提高喷丸的速度和冲击能量，保证其满足高硬度工件表面的加工。
[0012]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0014]图1是振动变幅杆的速度示意图；
[0015]图2是振动变幅杆的x
‑
y平面内速度示意图；
[0016]图3是本专利技术实施例的安装结构示意图；
[0017]图4是本专利技术实施例的超声振动变幅杆的结构示意图；
[0018]图5是本专利技术实施例的超声振动变幅杆的振型图；
[0019]图6是混合器喷射喷丸的速度在x，y，z轴的速度示意图。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]参照图3至图5，本专利技术实施例的一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，包括加工台300、超声振动变幅杆100、圆盘200、混合器400、喷丸填充装置500、喷气机构
600。
[0024]加工台300安装有第一驱动机构310和第二驱动机构330，所述第一驱动机构310用于装夹工件320并带动工件320运动，第一驱动机构310根据工件待加工面形状决定运动类似，如工件为回转体时，第一驱动机构310仅为电机即可，若工件形状复杂，则第一驱动机构310可以为多轴运动系统。超声振动变幅杆100竖向设置且与第二驱动机构330连接以沿一竖向轴线旋转，第二驱动机构330可以为电机。所述超声振动变幅杆100上安装有多组压电致动器；圆盘200，设于超声振动变幅杆100中部并径向向外延伸，外周设有反弹端面202，所述圆盘200位于多组压电致动器引起的超声振动变幅杆100的振动波峰处；混合器400，用于将压缩气体和喷丸混合并将喷丸喷向反弹端面202；所述喷丸填充装置500用于将喷丸送入混合器400内；所述喷气机构600用于将压缩气体冲入混合器400。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述超声振动变幅杆100为回转体且以第一轴线101为中轴线，所述第一轴线101竖向设置；所述圆盘200为回转体且以第一轴线101为中轴线，且所述圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，其特征在于包括：加工台(300)，安装有第一驱动机构(310)和第二驱动机构，所述第一驱动机构(310)用于装夹工件(320)并带动工件(320)运动；超声振动变幅杆(100)，竖向设置且与第二驱动机构连接以沿一竖向轴线旋转，所述超声振动变幅杆(100)上安装有多组压电致动器；圆盘(200)，设于超声振动变幅杆(100)中部并径向向外延伸，外周设有反弹端面(202)，所述圆盘(200)位于多组压电致动器引起的超声振动变幅杆(100)的振动波峰处；混合器(400)，用于将压缩气体和喷丸混合并将喷丸喷向反弹端面(202)；喷丸填充装置(500)，用于将喷丸送入混合器(400)内；喷气机构(600)，用于将压缩气体冲入混合器(400)。2.根据权利要求1所述的用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，其特征在于：所述超声振动变幅杆(100)为回转体且以第一轴线(101)为中轴线，所述第一轴线(101)竖向设置；所述圆盘(200)为回转体且以第一轴线(101)为中轴线，且所述圆盘(200)的截面沿第二轴线(201)对称，所述第二轴线(201)与第一轴线(101)垂直。3.根据权利要求2所述的用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，其特征在于：所述超声振动变幅杆(100)在圆盘(200)的上下两侧均设有安装槽以安装压电致动器，用于产生超声振动。4.根据权利要求3所述的用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，其特征在于：所述超声振动变幅杆(100)包括第一半段和第二半段，所述第一半段和第二半段分别位于圆盘(200)的上下两侧；所述第一半段和第二半段均设有两个安装槽以安装两组压电致动器。5.根据权利要求4所述的用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，其特征在于：所述第一半段包括从上端部朝中部依次同轴设置的第一连接段(110)、第二传递段(120)和第一放大段(130)；所述第一连接段(110)与第二传递段(120)之间设有第一安装槽(111)，所述第二传递段(120)和第一放大段(130)设有第二安装槽(121)；所述第一放大段(130)用于将第一安装槽(111)和第二安装槽(121)处的压电致动器产生的超声振动叠合。6.基于权利要求1至5任一项所述的用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将工件(320)装夹在工作台的驱动机构(310)上；S2，开启喷气机构(600)和喷丸填充装置(500)，高压气体混合着喷丸从混合器(400)喷出至圆盘(200)的反弹端面(202)上，同时第二驱动机构和超声波发...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐进元，陈雪林，邵文，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：