[发明专利]对金属工件施加弹性应力场和脉冲电流场并辅助超声滚压的表面强化装置及方法

权利要求书

1.一种对金属工件施加弹性应力场和脉冲电流场并辅助超声滚压的表面强化装置，所述金属工件（3）为圆柱状工件，其特征在于，所述表面强化装置包括：

双主轴同步旋转系统（1），所述双主轴同步旋转系统（1）包括对称布置的两个主轴箱，以及位于两个主轴箱之间的同步运动基座（1-11），两个主轴箱的输出轴通过同步皮带与同一根可伸缩同步轴（1-7）相连，在两根输出轴相对一端均配置有夹紧装置；

超声滚压系统（2），安装在所述同步运动基座（1-11）上并位于金属工件（3）的一侧，同步运动基座（1-11）用于带动超声滚压系统（2）沿金属工件（3）轴向做进给运动，所述超声滚压系统（2）包括有超声滚压头，所述超声滚压头沿所述金属工件（3）径向方向靠近/远离所述金属工件（3）；

弹性应力场加载装置，包括横移驱动系统（4）以及固定在两个夹紧装置上的环状夹具，两个所述环状夹具相对的一端设有安装孔，金属工件（3）轴向的两端固定在两个环状夹具的安装孔内，且金属工件（3）轴向的两端套置有绝缘套以使金属工件（3）与环状夹具之间相互绝缘，横移驱动系统（4）驱动第一主轴箱（1-1）做远离第二主轴箱（1-2）的水平横移，对所述金属工件（3）按设定的应力水平做拉拔处理，进而对金属工件（3）施加弹性应力场；

脉冲电流场加载装置（502a），安装在所述同步运动基座（1-11）上并且位于金属工件（3）另一侧，所述脉冲电流场加载装置（502a）设置有上下两个对称设置的电极，两个电极的端头分别径向抵接在金属工件（3）外径的上下两侧，且两个电极与超声滚压头均位于以金属工件（3）轴心为圆心的同一圆周平面内，所述超声滚压头处于两个电极之间的通电路径上，由两个电极向金属工件（3）通脉冲电流以降低超声滚压形变抗力，同步运动基座（1-11）用于同时带动超声滚压系统（2）和所述电极按设定进给速度和方向沿金属工件（3）轴向进给运动。

2.如权利要求1所述的表面强化装置，其特征在于，在第一主轴箱（1-1）上固定有一用于驱动所述可伸缩同步轴（1-7）转动的主轴伺服电机（1-5）。

3.如权利要求1所述的表面强化装置，其特征在于，横移驱动系统（4）配置有一套水平驱动装置与第一主轴箱（1-1）相连，所述水平驱动装置包括有液压驱动装置（4-1）和活塞杆（4-2），其中，液压驱动装置（4-1）上安装有油压阀，液压驱动装置（4-1）通过活塞杆（4-2）与第一主轴箱（1-1）相连；

两个主轴箱均安装在床身（1-10）的滑轨上。

4.如权利要求1所述的表面强化装置，其特征在于，所述脉冲电流场加载装置（502a）设置有弧形支架（502a-3），所述弧形支架（502a-3）设置有弧形滑槽，在弧形滑槽上设置有两个绝缘滑套，所述两个电极分别安装在所述两个绝缘滑套上；

各所述电极的一端穿过绝缘滑套并径向抵接在金属工件（3）的外径上，另一端通过漆包线与脉冲电源（502a-5）相连。

5.如权利要求4所述的表面强化装置，其特征在于，所述同步运动基座（1-11）上安装有第二基座（1-13），所述弧形支架（502a-3）通过连杆安装于所述第二基座（1-13）上。

6.如权利要求1所述的表面强化装置，其特征在于，夹紧装置为爪盘，

环状夹具为截面呈“T”型的套筒，前端设置有所述安装孔，后端设置有固定在所述爪盘中心孔内的凸台。