[发明专利]一种用于圆柱齿轮表面强化的超声喷丸装置

说明书

本发明公开了一种用于圆柱齿轮表面强化的超声喷丸装置，它包括工作台、喷丸室、超声振动装置和齿轮装夹装置，其特征在于，所述喷丸室由变位内齿圈工具头与底板和顶板组成，所述变位内齿圈工具头与待喷丸齿轮配合，且待喷丸齿轮上的每个齿与变位内齿圈工具头形成的齿侧间隙相等，所述超声振动装置能够在变位内齿圈工具头的内表面产生超声行波，所述弹丸放置在喷丸室内，所述底板支撑弹丸的支撑面为圆锥面，待喷丸齿轮通过齿轮装夹装置安装在升降台上，齿轮装夹装置由芯轴、螺杆、螺母、压圈和压板组件组成，本发明利用内齿圈形状的变位内齿圈工具头与待喷丸齿轮相配合，构建出与待喷丸齿轮齿侧间隙相等的喷丸室，解决了由于齿槽深度较深，弹丸无法对靠近齿根部分的齿面进行有效撞击，超声喷丸效果不佳的问题。

技术领域

本发明涉及零件表面强化设备技术领域，特别是涉及一种用于圆柱齿轮表面强化的超声喷丸装置。

背景技术

喷丸强化是一种冷加工表面改性和成形技术，弹丸在高压风或压缩空气的作用下，以一定的速度撞击工件，使材料发生弹塑性变形，在金属表面形成凹坑，从而产生无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。但是传统机械喷丸弹丸冲击力大小有限，其产生的残余应力的深度也是有限的，而且表面产生的凹痕比较深，造成金属表面粗糙度增大，需要增加后续的光整工艺以保证零件的粗糙度。此外，目前喷丸应用较多的是干式喷丸法，由于弹丸的大量破碎，工作现场粉尘污染严重，严重影响了工作人员的身体健康。

为了解决上述问题，人们研究开发了高压水射流喷丸、激光喷丸和超声喷丸等多种新技术。其中，超声喷丸作为一种新型的表面改性和成形技术，该技术利用振动的工具头给予弹丸速度，当弹丸与试样撞击后，弹丸会由于重力的原因回落到工具头，工具头则会再次给予弹丸速度，如此反复，实现弹丸对试样材料的多次撞击。与传统喷丸技术相比，超声喷丸能够产生更大的残余压应力，更深的硬化层深度，同时表面粗糙度好，丸料用量少。目前在许多发达国家如法国，德国，超声喷丸已大量应用于航空航天、造船及汽车行业。

对于圆柱齿轮零件，在相同的投影面积下，入射丸流的密度相等，但是，由于齿面为渐开线形状，在齿面不同位置，相同投影面积对应的实际面积不同，从而导致齿面不同位置受到弹丸撞击的次数出现差异，在相同投影面积下，齿根位置对应的实际面积最小，因此，齿根位置弹丸撞击的次数最多，容易产生过喷；而节圆位置对应的实际面积较大，因此，节圆位置弹丸撞击的次数较少，容易产生欠喷。此外，现有的超声喷丸技术都是采用平面的工具头驱动弹丸撞击工件，由于齿槽深度方向较深，而宽度较窄，工具头很难深入齿槽中，而如果把工具头设置在齿顶位置，弹丸又很难对齿根位置进行有效撞击，且需要增加旋转分度装置才能对整个齿轮进行喷丸处理，加工效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于圆柱齿轮表面强化的超声喷丸装置，用以解决现有的喷丸方法造成齿轮表面喷丸强度不一致，且现有的超声喷丸加工齿轮效率低下的问题。