[发明专利]一种大直径金属内球面的超声滚压装置

说明书

本发明提供一种大直径金属内球面的超声滚压装置，主要包括刀具伸缩装置、刀架摆动装置、定心装置、空心支撑主轴以及传动系统；刀架摆动装置的摆架通过两转轴与主轴套连接，主轴套通过配合固定于空心支撑主轴；通过螺钉固定于摆架的连接座安装移动装置和超声滚压头导轨组成刀具伸缩装置；定心装置通过螺钉固定于空心支撑主轴，与定心架配合的定心轴下端方头穿过并支撑主轴套；伺服电机通过同步带连接传动丝杠，与传动丝杠配合的滑块螺母与连接座通过导杆连接；导杆运动实现摆架绕转轴上下摆动，在移动装置的带动下，超声滚压头在导轨上实现轴向进给运动，本发明可实现金属内球面多维度的超声滚压加工任务，具有结构简单、操作方便的特点。

技术领域

本发明涉及一种大直径金属内球面的超声滚压装置，属于超声滚压加工技术领域。

背景技术

相对于圆柱面、圆锥面、端面以及曲面的超声滚压加工，内球面的超声滚压加工工艺更为复杂，特别是加工大型工件内球面，必须设计与制造专用的车内球面工艺装置或专机，投入成本也较高，难以获得符合使用要求的表面粗糙度。在某种特殊场合或高精度设备上，零件的加工精度会直接影响设备的使用寿命以及被加工件的表面粗糙度；通常大直径内球面会使用镗床或磨床加工，但其加工效率低，加工精度难以保证。

超声滚压技术是借助滚压工具头在工件表面预置法向静压力，同时施加30kHz的超声冲击振动，在设定进给条件下，促使工件表层产生高应变率弹塑性变形和晶粒细化行为，从而实现“熨峰填谷”式的表面光整和强化效果。可改善材料表面特性并提高耐磨性及疲劳寿命。超声波加工属于精密加工，具有效率高、成本低、无污染的特点，在半精车的基础上，仅需要一道工序就能够使零件表面达到镜面效果。超声滚压装置可以直接安装在相应的机床刀架上，或是安装在超声波加工装置上，在超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工。目前为止，由于加工内球面时超声滚压装置安装的复杂性以及机床主轴自由度等问题，内球面的精密加工较难实现。

发明内容

本发明针对现有超声波金属内表面加工装置存在的不足，提供一种大直径金属内球面的超声滚压装置。

本发明的目的是提供一种大直径金属内球面的超声滚压装置，采用以下技术方案：

一种大直径金属内球面的超声滚压装置，包括刀具伸缩装置、刀架摆动装置、定心装置、空心支撑主轴以及传动系统，其特征是：刀具伸缩装置包括连接座、气缸、燕尾槽导轨、滑块、超声滚压头；所述连接座固定于摆架一端，所述超声滚压头安装在连接座上的燕尾槽导轨上并与气缸连接；刀架摆动装置包括伺服电机、同步带、传动丝杠、滑块螺母、导杆、摆架；所述伺服电机连接同步带的一端，所述同步带的另一端连接传动丝杠，所述滑块螺母与丝杠配合固定于导轨中，所述导杆一端连接滑块螺母，一端连接摆架；定心装置包括定心轴、定心架、主轴套；所述定心架固定于空心支撑主轴上。

所述摆架一端钻有螺纹孔，所述连接座通过螺钉固定在摆架上；所述燕尾槽导轨安装在连接座上，所述超声滚压头上装有滑块并与燕尾槽导轨配合；此处可以使用气缸作为移动装置，利用气压推动超声波刀具在燕尾槽导轨上柔性移动。

所述空心支撑主轴上有T形导轨，将与传动丝杠配合的滑块螺母固定于T形导轨中；所述导杆一端通过双头螺柱连接滑块螺母，另一端连接摆架；所述刀架摆动装置通过双头螺柱连接在摆架上。

所述空心支撑主轴上钻有四个螺纹孔，所述定心架通过螺钉固定于空心支撑主轴上；所述定心架上钻有一螺纹孔，所述定心轴与之配合，所述定心轴的另一端连接主轴套。

主轴套上钻一通孔，使定心轴穿过通孔并且底端方头与主轴套下端接触实现支撑作用，因此可调节主轴套的轴向位置。

刀架摆动装置采用伺服电机提供动力，伺服电机与传动丝杠之间通过同步带连接。