【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面强化，具体而言，涉及一种超声表面强化装置及方法、机床。
技术介绍
1、随着人们对新
的深入拓展，在工程应用过程中许多机械设备零部件磨损为0.2mm-0.3mm，导致零部件停止使用，尤其是表面磨损及疲劳失效成为限制设备使用寿命的重要因素。减少磨损的技术方法是基于对材料本身、表面层材料以及工件表面的物理化学、热和机械结构，以控制表面的耐磨性。通过控制材料的表面性能，可以获得耐磨性显著提高的表面层。超声表面强化的运用越来越广泛，由实验室往生产转变。
2、金属材料在对其进行表面强化处理时，需要用到一些辅助的装置，比如对金属材料进行固定的装置，而现今对于金属材料在进行表面强化时的固定在方便性上还有一定欠缺。目前，超声表面强化主要还是手动操作停留在实验室里试验，并且不能用于大规模的生产。
3、因此，需要提供一种超声表面强化装置，以此能够自动进行超声表面强化。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种超声表面强化装置及方法、机床，通过设置压力传感器，保证工件表面强化的过程中自动调节预紧力至设定的范围内，提高表面强化的稳定性，该装置实现了超声表面强化的自动化。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种超声表面强化装置，包括：超声波压头，超声波压头用于对工件进行表面强化处理；超声波换能器，超声波换能器与超声波压头连接，以控制超声波压头的振幅；超声波发生器，超声波发生器用于产生与超声波换能器相匹配的电信号，并且与超声波换能器通信连接；压力
3、本专利技术提供的超声表面强化装置，通过设置压力传感器，以实时检测超声波压头对工件表面施加的预紧力，当压力传感器检测到的数值偏离预设值时，与超声表面强化装置信号连接的数控机床系统则会形成反馈，以将超声波压头对工件表面施加的载荷控制在预设范围内，压力传感器的设置保证了工件表面强化的过程中其预紧力不变，提高了表面强化的稳定性。其中，超声波压头用于对工件进行表面强化处理，超声波换能器用于控制超声波压头的振幅，超声波发生器用于产生与超声波换能器相匹配的电信号。在自动化的超声表面强化过程中，通过安装压力传感器，能实时检测对工件表面施加的载荷，并进行自动调整，实现了超声表面强化的自动化。
4、上述任一技术方案中，超声波换能器为压电陶瓷换能器。
5、选择将压电陶瓷换能器作为超声波换能器，压电陶瓷换能器具有体积小、重量小的特点，此外还无需使用冷却介质进行冷却。压电陶瓷换能器相比于传统的磁致伸缩换能器，具有较广的频率，能够根据具体的使用情况进行多样化的调整。压电陶瓷换能器能够直接将低压电流转换为机械能，从而使其提高了效率以及利用率。
6、上述任一技术方案中，超声波压头包括：浮动销，浮动销与超声波换能器连接，以对工件进行表面强化处理；导向头，导向头设于浮动销的外部，用于限制浮动销。
7、超声波压头设置有浮动销，通过将浮动销与超声波换能器连接，超声波换能器能够将超声波发生器产生的电信号转换为相同频率的机械能，进而控制浮动销进行上下振动以对工件表面进行强化处理。而导向头套设于浮动销的外部，以此来限制浮动销的左右晃动，保证其对工件表面施压的稳定性。
8、上述任一技术方案中，超声波压头还包括硬质合金头，硬质合金头设于浮动销上靠近工件的一端。
9、硬质合金头具有硬度高、耐磨性好、强度和韧性较好、耐腐蚀性好等特点。其中，将硬质合金头设于浮动销上与工件接触的位置，一方面能够降低浮动销由于与工件撞击而产生的磨损，另一方面能够保证浮动销的强度和硬度，提高对工件表面的强化效率，此外，将硬质合金头只设于浮动销的端头的位置，能够节约材料成本。
10、上述任一技术方案中，还包括锁紧螺母，锁紧螺母套设于超声波压头的外部，以对超声波压头进行固定。
11、锁紧螺母套设于超声波压头的外部，具体而言，锁紧螺母套设于导向头的外部，以实现对超声波压头的固定。当超声波换能器控制浮动销进行一定幅度的振动时，由于其与工件表面会产生一定的撞击，因此，对浮动销具有导向作用的导向头，其外部套设的锁紧螺母将导向头与工件的部分同时进行锁紧，进而可以保证浮动销不易产生左右晃动且不会发生脱落，保证了工件表面强化的稳定性。
12、上述任一技术方案中，还包括超声波放大器，超声波放大器设于超声波换能器与超声波压头之间。
13、通过将超声波放大器设于超声波换能器与超声波压头之间，以此保证超声波放大器能够将经过超声波换能器转换的机械能的信号进行放大，并传输至超声波压头的位置，提高超声波的功率，保证了超声表面强化装置对工件表面处理的强度。
14、本专利技术还提供了一种机床，包括：机床本体；如上所述的超声表面强化装置；数控装置，数控装置与超声表面强化装置信号连接，以控制超声表面强化装置的运行。
15、本专利技术提供的机床包括机床本体、超声表面强化装置以及数控装置，通过将超声表面强化装置固定于机床本体上，以及将超声表面强化装置和数控装置进行信号连接，进而实现数控装置对超声表面强化装置运行的控制。当超声表面强化装置对工件表面进行强化处理时，此时压力传感器检测到超声波压头对工件表面的施加载荷超出预设值，便将信号传送至数控装置，数控装置能够根据信号做出反馈，进而控制超声波压头对工件表面施加的预紧力，以将其控制在预设范围内。
16、上述任一技术方案中，还包括支架，支架的一端与压力传感器连接，支架的另一端与机床本体连接。
17、支架的一端与压力传感器连接，也即支架与超声表面强化装置进行连接，支架的另一端与机床本体连接，支架的设置一方面能够对超声表面强化装置起到支撑作用，保证压力传感器检测数据的稳定性，另一方面支架对超声表面强化装置起到固定作用，保证在表面强化过程中，超声表面强化装置不易产生晃动或松动。本领域的技术人员可根据超声表面强化装置的安装方向设置支架的安装角度。
18、上述任一技术方案中，还包括连接板，连接板连接于支架与机床本体之间，以将超声表面强化装置固定于机床本体。
19、通过将连接板的一侧与支架固定连接，将连接板的另一侧与机床本体固定连接，以将超声表面强化装置固定于机床本体，其中，连接板的设置能够增大与机床本体的连接面积，进而能够保证超声表面强化装置安装的稳定性。
20、本专利技术还提供了一种超声表面强化方法，超声表面强化方法采用如上所述的超声表面强化装置，包括：确定压力传感器的预设值；超声表面强化装置处于开启状态时，实时检测超声波压头对工件表面施加的载荷；当载荷偏离预设值时，数控装置将自动进行补偿以控制载荷在预设值内。
21、本专利技术提供的超声表面强化方法中，首先根据对工件表面处理的要求进行确定压力传感器的预设值，然后开启超声表面强化装置，并且实时检测对工件表面所施加的载荷，当载荷偏离预设值时，数控装置将自动进行补偿以控制载荷维持在预设值内。超声表面强化方法保证工件表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声表面强化装置(100)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波换能器(120)为压电陶瓷换能器。
3.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波压头(110)包括：
4.根据权利要求3所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波压头(110)还包括硬质合金头(113)，所述硬质合金头(113)设于所述浮动销(111)上靠近工件的一端。
5.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，还包括锁紧螺母(150)，所述锁紧螺母(150)套设于所述超声波压头(110)的外部，以对所述超声波压头(110)进行固定。
6.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，还包括超声波放大器(160)，所述超声波放大器(160)设于所述超声波换能器(120)与所述超声波压头(110)之间。
7.一种机床，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的机床，其特征在于，还包括支架(3
9.根据权利要求8所述的机床，其特征在于，还包括连接板(400)，所述连接板(400)连接于所述支架(300)与所述机床本体(200)之间，以将所述超声表面强化装置(100)固定于所述数控装置。
10.一种超声表面强化方法，所述超声表面强化方法采用如权利要求1至6中任一项所述的超声表面强化装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种超声表面强化装置(100)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波换能器(120)为压电陶瓷换能器。
3.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波压头(110)包括：
4.根据权利要求3所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，所述超声波压头(110)还包括硬质合金头(113)，所述硬质合金头(113)设于所述浮动销(111)上靠近工件的一端。
5.根据权利要求1所述的超声表面强化装置(100)，其特征在于，还包括锁紧螺母(150)，所述锁紧螺母(150)套设于所述超声波压头(110)的外部，以对所述超声波压头(110)进行固定。
6.根据权利要求1所述的超声表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，比特洛琴科·谢尔盖，郝庆乐，陈睿博，俞鑫山，宋俊辉，
申请(专利权)人：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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