[发明专利]一种超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统，包括工件装夹机构、工作台以及设置在工作台上的第一连接件、第一振动变幅杆、混合器、喷丸填充装置、喷气机构、驱动机构、控制系统；所述第一振动变幅杆安装有一对位置相对的第一压电致动器；混合器位于第一振动变幅杆上方，用于将压缩气体与喷丸混合，将喷丸喷向第一振动变幅杆的端面，喷丸经过端面反弹加速加速后对下方的工件进行加工；工件装夹机构包括第二连接件、第二振动变幅杆，所述第二振动变幅杆安装有第二压电致动器，并能产生轴向‑弯曲‑扭转耦合振动。本发明可提高喷丸加工速度，且在第二振动变幅杆的振动作用下，对工件进行均匀高速加工，实现对工件的高效加工。

技术领域

本发明涉及喷丸加工领域，特别是涉及一种超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统及使用方法。

背景技术

目前，超声喷丸加工方法广泛用于工件各种表面处理工艺中，能够显著降低工件表面的残余应力，提高工件的疲劳强度，并助于形成用于高强度连接或润滑的连接的凸凹结合面。但是由于超声喷丸加工实现原理的限制，造成喷丸的速度、加工区域精密控制以及加工的均匀度难以控制，超声喷丸加工形成通常如图1所示表面，难以将工件表面加工出较大凹面，相对较大的凹面更加助于提高工件表面的抗疲劳强度，直径相对较大的介质，介质的加工速度较低，难以加工出较大凹面，不利于喷丸作业，且表面处理不够均匀，凹面与凸面连接处会存在锐角。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种喷丸速度高、表面处理均匀的超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统，包括工件装夹机构、工作台以及设置在工作台上的第一连接件、第一振动变幅杆、混合器、喷丸填充装置、喷气机构、驱动机构、控制系统；所述第一振动变幅杆一端嵌入第一连接件内，另一端设置有用于反弹喷丸的端面，所述第一振动变幅杆安装有一对位置相对的第一压电致动器，两个所述第一压电致动器沿垂直于第一振动变幅杆的轴线的方向间隔设置，所述第一压电致动器与超声波发生器连接；所述喷气机构用于将压缩气体冲入混合器；所述喷丸填充装置用于将喷丸送入混合器内；所述混合器位于第一振动变幅杆上方，用于将压缩气体与喷丸混合，将喷丸喷向第一振动变幅杆的端面，喷丸经过端面反弹加速加速后对下方的工件进行加工；所述工件装夹机构包括第二连接件、第二振动变幅杆，所述第二振动变幅杆嵌装在第二连接件内，所述第二振动变幅杆一端嵌入第二连接件，另一端安装有工件，所述第二振动变幅杆安装有第二压电致动器，并能产生轴向-弯曲-扭转耦合振动，所述第二压电致动器与超声波发生器连接；所述驱动机构用于驱动工件进给，第二连接件安装在驱动机构上；所述控制系统与喷气机构、超声波发生器、驱动机构连接以控制其工作。

进一步，所述第二连接件设置有截面为多边形的第一内腔；所述第二振动变幅杆插装在第一内腔中；所述第二振动变幅杆包括按顺序依次设置的第一配合定位段、第一致动器安装段、第三连接件安装段、第二致动器安装段、第四连接件安装段以及工件安装段，所述第二压电致动器包括一对第三压电致动器和一对第四压电致动器；所述第一配合定位段和工件安装段位于第二振动变幅杆两端，所述第一配合定位段与第一内腔底部配合相连，所述工件安装段用于安装工件；所述第三压电致动器设置有两个且位置相对地安装在第一致动器安装段上，所述第三连接件安装段与第一内腔内壁之间安装有第三连接件以传递扭矩；所述第四压电致动器设置有两个且位置相对地安装在第二致动器安装段，两个所述第三压电致动器与两个第四压电致动器十字交叉设置；所述第四连接件安装段设置有第一凹槽，所述第一凹槽与第一内腔内壁之间安装有第四连接件，所述第四连接件与第二连接件固定连接，所述第四连接件截面的外圈为与第一内腔匹配的多边形，所述第四连接件截面内圈为圆形，所述第四连接件安装段设置有绕轴线均匀分布且斜向设置的凹槽孔。