CN104924019A - 滚压力可测的超声滚压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚压力可测的超声滚压装置，旨在实现超声滚压加工时的滚压力的精确测定和数显。该装置具有筒状的支承套，支承套上部开有一定深度的导向槽。超声波振动系统的两个波节处有两个半径相等的圆盘，圆盘上部有矩形滑块，圆盘上的矩形滑块和支承套上的导向槽间隙配合,使超声波振动系统可在支承套内做轴向运动，测力弹簧套在超声波振动系统的后端，一端卡在圆盘二的后端面的凹槽上，另一端卡在后端盖的凹槽上。位移传感器固定在支承套的上部，测头固定在超声波振动系统的圆盘二的矩形滑块上。本发明将滚压力转化为弹簧的长度变化并实现数显，具有结构简单，测力准确的特点，提高了超声滚压加工的参数可控性。

Description

滚压力可测的超声滚压装置

技术领域

本发明涉及滚压加工，更具体的涉及一种滚压力可测的超声滚压装置。

背景技术

超声滚压加工方法是新近出现的一种超声辅助加工技术，与传统的滚压工艺比较，该方法具有弹性压力和摩擦力小、可以获得较高的表面光洁度、显著提高表面硬度和表面耐磨性、提高耐腐蚀性和耐疲劳强度等优点。

超声滚压装置由超声波发生器、换能器、变幅杆，滚压工具头组成。超声波发生器将频率为50H_Z的交流电转换成超声频的振荡电流，换能器将振荡电流转化成超声频机械振动，变幅杆将从换能器输入的纵向振动的振幅放大，并传递给滚压钢珠，使滚压钢珠进行超声频振动。

在超声滚压过程中，滚压力是影响超声滚压加工精度的一个较重要的因素，合适的滚压力不仅可以降低滚压加工表面的粗糙度，还能有效提高被加工表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，但在实际超声滚压过程中，滚压力不容易被控制，常用滚压过盈量来控制滚压力，但滚压过盈量由于材料等因素不同，不容易被控制，从而导致滚压力不准确，而当滚压力较大或者较小时，超声滚压的效果会受到严重影响，滚压力较小时不能达到超声滚压的工艺效果，而当滚压力过大时，较大的滚压力会抑制滚压工具头做超声频的机械振动，也会使超声滚压失去应有的优势和效果。

因此，亟需一种能够准确测定超声滚压过程中的滚压力的装置，而本发明所述装置，实现了滚压力的精确测定，简便易行，有利于推动超声滚压设备的开发、研制和应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有超声滚压设备不能直接检测滚压力的缺陷，提供滚压力可测的超声滚压装置，通过测力弹簧，将不易测量的滚压力转化为弹簧的弹性伸缩量，结构简单，并实现了滚压力的精确测定和数显，提高了超声滚压加工的参数可控性。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：滚压力可测的超声滚压装置，主要由超声波振动系统、滚压钢珠、支承套、固定螺栓、前端盖、后端盖、支承圆盘、位移传感器、测力弹簧、数显模块、超声波发生器组成；所述的超声波振动系统由变幅杆和超声波换能器组成，在所述的超声波振动系统的两个波节处，有两个固定和支承用的圆盘，圆盘上开有四个半径相等的通气孔，便于超声波振动系统使用过程中的散热。此外圆盘上部有矩形滑块，将超声波振动系统放入圆筒状的支承套内，所述支承套为具有一定厚度的中空的圆筒，外侧有固定压块，支承套上部开有和超声波振动系统上的矩形滑块相配合的导向槽，通过导向槽和超声波振动系统上的矩形滑块作间隙配合，可实现超声波振动系统在支承套内沿支承套的轴向运动。

所述的滚压钢珠放置在超声波振动系统的端部，超声波振动系统端部中心处有半球形凹槽，超声滚压加工时可将滚压钢柱放入凹槽中使用。所述测力弹簧套在超声波振动系统后端，一端卡在超声振动系统的圆盘二的后端面的凹槽上，另一端卡在后端盖的凹槽上。所述后端盖上开有半径相等的四个圆孔，所述后端盖通过螺栓固定在支承套的后端面上，超声波振动系统通过导线外接超声波发生器。

所述位移传感器为直线位移传感器，通过螺栓固定在支承套的上部，位移传感器的测头固定在超声波振动系统的圆盘二的矩形滑块上。从而将弹簧的压缩量，通过直线位移传感器测量出来，所述的直线位移传感器通过导线和数显模块连接，外接的数显模块通过模数转换，将弹簧的压缩力显示出来，此力既滚压力。

采用本发明的有益效果是：用位移传感器测量弹簧的压缩量，通过标定确定滚压力与压缩量的关系，可实现滚压力的准确测量和数显，便于滚压力的准确调节。超声滚压装置结构简单，易于实现，简单易行，提高了超声滚压加工的参数可控性，有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明滚压力可测的超声滚压装置的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明滚压力可测的超声滚压装置的超声波发生器示意图。

图中：变幅杆1、前端盖2、滚压钢珠3、波节一4、振幅曲线5、圆盘一6、支承套7、波节二8、圆盘二9、测力弹簧10、导向槽11、位移传感器12、数显模块13、后端盖14、超声波换能器15、固定螺栓16、通气孔17、矩形滑块18、超声波振动系统19、固定压块20、超声波发生器21。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参考图1，图2，图3，所述的超声波振动系统19由变幅杆1和超声波换能器15连接固定在一起组成，在所述的超声波振动系统19的两个波节波节一4和波节二8处，有两个支承用的圆盘一6和圆盘二9，圆盘一6和圆盘二9上分别开有四个半径相等的通气孔17，便于超声波振动系统19使用过程中的散热。此外圆盘一6和圆盘二9上部有矩形滑块18，通过导向槽11将超声波振动系统19放入圆筒状的支承套7内，所述支承套7为有一定厚度的中空的圆筒，外侧有固定压块20，上部开有和圆盘一6和圆盘二9上的矩形滑块相配合的导向槽11，通过导向槽11与圆盘一6和圆盘二9上的矩形滑块18间隙配合，可实现超声波振动系统19在支承套7内沿支承套的轴向运动。

所述的滚压钢珠3放置在超声波振动系统19的端部，超声波振动系统19端部中心处有半球形凹槽，超声滚压加工时可将滚压钢珠3放入凹槽中使用。所述圆盘二9和后端盖14的端面上有环形凹槽，测力弹簧10套在超声波振动系统19的后端，一端卡在圆盘二9的凹槽上，另一端卡在后端盖14的凹槽上，以便于弹簧的定位。所述前端盖2和后端盖14上开有半径相等的四个通气孔，通气孔与圆盘一6和圆盘二9上的通气孔17直径相等且同轴。所述前端盖2和后端盖14通过螺栓固定在支承套7的前、后端面上，超声波振动系统19通过导线外接超声波发生器21。

所述滚压力可测的超声滚压装置在工作状态时，超声波振动系统19沿轴线方向产生超声频机械振动，激励滚压钢珠3做超声频振动，振幅曲线5为超声波振动系统的振幅分布。

所述位移传感器12为直线位移传感器，通过螺栓固定在支承套7的上部，位移传感器12的测头固定在圆盘二9上。从而将测力弹簧10的压缩量，通过位移传感器12测量出来，所述的位移传感器12通过外接的数显模块13将测力弹簧10的压缩量显示出来，经标定即可测得滚压力。

当使用本装置进行超声滚压时，将本装置通过支承套7上的固定压块20使用螺栓固定在车床上，当滚压钢珠3和工件刚接触时，通过调节车床横向进给手轮来调节滚压工具头和工件的压紧力，测力弹簧10的压缩力通过数显模块13显示出来，即为实际的滚压力。

Claims (5)

1.滚压力可测的超声滚压装置,其特征是：主要由超声波振动系统、滚压钢珠、支承套、前端盖、后端盖、支承圆盘、位移传感器、测力弹簧、数显模块、超声波发生器组成；在所述超声波振动系统的两个波节处有两个半径相等的圆盘，圆盘上方有矩形滑块，所述支承套的上部开有一定长度和矩形滑块相配合的导向槽,支承套外部有固定压块，所述测力弹簧套在超声波振动系统的后部，所述位移传感器通过螺栓固定在支承套的上部，测头固定在超声波振动系统的圆盘二的矩形滑块上。

2.根据权利要求1所述的滚压力可测的超声滚压装置，其特征是：所述超声波振动系统由变幅杆和超声波换能器组成，其中心轴线与所述支承套的中心轴线对中安装，超声波振动系统的圆盘上方有矩形滑块，在支承套上部开有和矩形滑块相配合的导向槽，矩形滑块和支承套上的导向槽间隙配合。

3.根据权利要求1所述的滚压力可测的超声滚压装置，其特征是：所述超声波振动系统的圆盘一和圆盘二均位于振幅曲线的波节处，两个圆盘上分别加工有四个半径相等的圆孔。

4.根据权利要求1所述的滚压力可测的超声滚压装置，其特征是：所述测力弹簧的中心轴线和超声波振动系统的中心轴线对中安装，所述测力弹簧的中心轴线与支承套的中心轴线重合，所述测力弹簧的前端和后端分别卡在圆盘二及后端盖的端面凹槽上。

5.根据权利要求1所述的滚压力可测的超声滚压装置，其特征是：所述前端盖和后端盖上分别开有四个半径相等的圆孔，这些圆孔和超声波振动系统的圆盘上的圆孔半径相等。