[实用新型]可实现多轴联动齿轮齿面超声挤压强化装置

说明书

本实用新型公开了一种可实现多轴联动齿轮齿面超声挤压强化装置，其所述龙门支架的两端分别设置一个Z向线性滑台，Y向线性滑台平行安装在所述龙门支架上，X向线性滑台垂直安装在所述Y向线性滑台的台面上，所述X向线性滑台的台面上设置有固定滑轨，所述固定滑轨与弯板支架底部的移动滑轨相匹配，所述弯板支架上设置有超声波振动器，所述超声振动器的变幅杆上设置有超声工具头，所述弯板支架与所述X向线性滑台之间设置有压力调节机构，通过不同的步进电机和丝杠分别驱动所述X向线性滑台、Y向线性滑台和Z向线性滑台沿三个方向联动，使得工具头与被强化齿轮齿面形状保持相互啮合，实现不同路径的强化方式，对齿面进行挤压强化。

技术领域：

本实用新型涉及一种齿轮齿面挤压装置，特别是涉及一种可实现多轴联动齿轮齿面超声挤压强化装置。

背景技术：

由于磨削过程中产生大量的热能，在极小的磨削弧区内，大量的磨削热来不及扩散，在工件表面形成局部高温，易对工件的表面质量和使用性能造成影响，尤其是当温度在界面上超过某一临界值时，会引起表面软化，裂纹萌生以及残留拉应力。一般来说，残留拉应力对工件的使用寿命是有害的，导致齿面硬度降低，影响齿轮的使用寿命。

目前，提高金属疲劳强度应用较多且比较有效的方法是喷丸强化处理，已经在机械制造和维修领域得到广泛应用。其基本原理是利用硬度较高的小直径丸粒高速冲击材料表面，使材料表面产生局部弹塑性变形，从而产生残余压应力和显微组织结构的改变。通常情况下，喷丸强化工艺所产生的残余压应力层深度一般在0.2至0.3mm，可提高材料的抗疲劳裂纹萌生和扩展的能力，能够有效减缓或防止受循环载荷作用下零件疲劳失效。但是，由于喷丸材料的原始粗糙度、硬度、材质以及喷丸覆盖率等因素，多数情况下会因丸粒冲击形成塑性压痕使得工件表面粗糙度增加，齿轮接触区次表面发生明显的应力集中，而且喷丸过程中，高速丸粒运动方向的随机性，使得强化后表面应力并不均匀，不利于齿轮使用寿命。

激光冲击强化是一种利用短脉冲激光束对材料表面进行改性，提高材料的抗疲劳、磨损和应力腐蚀性能的技术。激光冲击强化可以做到材料表面产生残余压应力，提高表面硬度，改善组织结构等效果，且具有非接触、无热影响区和强化效果突出等特点。但由于该方法对原始表面粗糙度影响较大，因此对高齿面精度和粗糙度要求的齿轮有较大局限。此外，激光冲击强化设备昂贵，激光器的技术限制等因素，加工整个齿面的成本很高。

随着超声加工技术的发展，将超声频振动引入到表面强化工艺中，已成为表面强化工艺发展的新方向。采用超声强化的方法对金属表面进行加工，在保持预加工的精度下，可获得较高的表面光洁度；表面硬度可提高25%左右；表面产生较大的残余压应力；可消除表面微观缺陷，提高疲劳强度；使工件表层金属组织纤维化和纳米化。因此，将超声技术与多轴联动技术有机结合，研制一套适合于不同尺寸、不同类别的齿轮表面强化，进而提高齿轮抗疲劳能力，是非常有意义的。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够快速适应不同尺寸和不同种类齿轮齿面强化的可实现多轴联动齿轮齿面超声挤压强化装置。

本实用新型的技术方案是：

一种可实现多轴联动齿轮齿面超声挤压强化装置，包括机架和龙门支架，所述龙门支架的两端分别设置一个Z向线性滑台，Y向线性滑台平行安装在所述龙门支架上， X 向线性滑台垂直安装在所述Y向线性滑台的台面上，所述X向线性滑台的台面上设置有固定滑轨，所述固定滑轨与弯板支架底部的移动滑轨相匹配，所述弯板支架上设置有超声波振动器，所述超声振动器的变幅杆上设置有超声工具头，所述弯板支架与所述X向线性滑台之间设置有压力调节机构，通过不同的步进电机和丝杠分别驱动所述X向线性滑台、Y向线性滑台和Z向线性滑台沿三个方向联动，使得工具头与被强化齿轮齿面形状保持相互啮合，实现不同路径的强化方式，对齿面进行挤压强化。