[发明专利]一种超声振动滚压加工装置

说明书

本申请涉及超声滚压加工的技术领域，尤其涉及一种超声振动滚压加工装置。本申请的超声振动滚压加工装置包括：振动金属板，所述振动金属板为方形板，所述振动金属板的顶端延伸有凸起块，所述振动金属板的第一面固定有紧固件，所述紧固件设有通孔；夹板，所述夹板上开有通槽，所述振动金属板通过所述通孔和所述通槽与所述夹板固定连接；滚压工具头，所述滚压工具头与所述凸起块连接；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述振动金属板的第二面上，超声波发生器，所述超声波发生器与所述压电陶瓷片的上表面连接，所述超声波发生器与所述振动金属板连接。本申请提供的装置，结构简单，能对微细部件进行超声振动滚压加工。

技术领域

本申请涉及超声滚压加工的技术领域，尤其涉及一种超声振动滚压加工装置。

背景技术

超声振动滚压技术是利用超声冲击能量和静载滚压相结合，对金属零部件表面进行高速撞击处理，使零件表层材料产生较大的塑性变形，卸载后形成有益的残余压应力，从而强化被加工表面。加工工作头沿工件表面法线方向施加一定幅度的超声频机械振动，在一定进给条件下，工作头将静压力和超声频振动传递到旋转的机械零部件表面，产生冲挤作用而使金属材料得到强化。工件表面由于产生了塑性变形，一方面，工件表面凹凸不平的部分因此被压平，使其表面粗糙度变小，如果调整到合适的超声滚压加工参数下进行加工，工件表面粗糙度是可能降低到纳米水平的。另一方面，由超声振动产生的撞击与预紧力产生的挤压相结合的作用，金属表面发生剧烈而的塑性变形，这将使金属工具的外表面和内部出现的大量错位和滑移，导致表层一些晶粒。因此，细化形成强度较高的超细晶结构层，提高了金属表面的综合性能指标。另外，因为工件表面在滚压工具头加工过程中是被均匀压缩的，所以，在产生表面硬化的效果的同时，也会是被压缩的表面出现数值较高的残余应力，这有利于提高工件表面的的抗疲劳性和耐磨性。

超声振动滚压技术是利用超声振动的原理，将超声波发生器与滚压工具头相结合，对工件表面进行表面强化和光整加工，超声振动发生器产生超声振动，通过变幅杆等装置放大后传递给工具头，这样工具头就能在对工件表面进行滚压加工时产生微幅的高速撞击，经过微幅高速撞击后的工件表面的材料产生比普通滚压更为剧烈的塑性变形，晶粒强化的效果也得到明显的增强，从而起到辅助滚压的作用。总的来说，它相比于传统加工，主要有以下几个优点：1)相比于单纯的滚压和其他表面强化技术，能够使加工表面获得更好的光洁度；2)装置中工具头使用的是可以滚动的高硬度材料，这使使用寿命和加工效率都得到了增强；3)动态的冲击与静态载荷的结合有助于工具头位置的调节，使其能够加工不同外形的表面。超声表面滚压加工的参数的影响因素，包括：静压力、振动强度和在各种加工的参数下对表面层重复加工的次数，改变上述几个参数对超声滚压加工的质量都有很大的影响，国内有很多研究者已针对多种不同材料进行了研究、实验，并得出了很有实际生产参考价值的结论与数据。

超声表面滚压强化技术能够增强普通滚压表面加工对轴类等机械传动零部件的耐磨性和其他表面质量的改善作用，对于机械加工、航空航天，车辆等工程领域来说是非常具有潜力的一项技术。特别是对于一些硬度较高的轴类零件、支撑类零件使用超声辅助进行滚压加工将大大的省时省力。超声表面滚压技术是利用超声冲击能量和静载滚压相结合，对金属零部件表面进行高速撞击处理，使零件表层材料产生较大的塑性变形，卸载后形成有益的残余压应力，从而强化被加工表面。