CN105171334A - 一种超声波表面加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波表面加工设备，其在1/4波长变幅杆端面接有半波长变幅杆，在半波长变幅杆的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，压电陶瓷换能器是通过垫套和前盖固定在枪筒内，中间垫有绝缘垫片，连接套连接前盖和前端的刀壳，在刀壳上设置有装夹定位滚珠的滚珠稳固导向位，在枪筒的后端接有后盖，在枪筒的侧面装有十字架连接板，十字架连接板固定在滑块和起导向作用的导轨上，气缸固定在气缸架上。它具有执行机构体积小、重量轻、耗能低、节约能源、使用广泛、操作方便灵活、易于实施，可有效降低成本，提高生产效率的优点。

Description

一种超声波表面加工设备
技术领域
本发明涉及一种超声波表面加工设备，适用于解决在机械加工中这种粗糙度要求比较高的棒体、圆筒或异形件镜面技术施加的问题。
背景技术
目前已有的超声波表面加工设备，主要有超声波驱动控制柜、压电陶瓷换能器、1/4波长变幅杆、半波长变幅杆、滚珠、刀壳、冲击枪壳体、固定组件、气缸、两位三通气控阀和气动三联件构成，压电陶瓷换能器与1/4波长变幅杆通过高强丝连接，在1/4波长变幅杆端面接有半波长变幅杆起进一步的放大作用，将压电陶瓷换能器发出的振幅进一步放大，在半波长变幅杆的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，经过特殊加工以保证其良好的韧性和硬度，而前端的滚珠是采用优质的硬质合金钢制作而成，不但有良好的韧性和硬度也具有良好的耐磨性，压电陶瓷换能器是通过垫套和前盖固定在枪筒内，中间垫有绝缘垫片，前盖内有连接套，连接前盖和前端的刀壳，刀壳和连接套分别通过锁紧螺母A和锁紧螺母B固定，刀壳对于滚珠起导向和限位作用，在枪筒的后端接有后盖，后盖通过螺母与气缸连接在一起，在枪筒的侧面装有十字架连接板，十字架固定在滑块A和导轨上，在气缸伸缩运动时起导向作用，导轨固定在底板上，底板的下端有固定块，气缸固定在气缸架上，气缸架与底板连接且三角筋固定支撑，后端的气缸组件起到调节压力和侧向运动的作用，保证产品受力均匀。但是油冷却后因不能有效的收集或循环利用的方式不合理，造成很大的浪费。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有设备上对于油冷却循环利用上的不足，提供的一种超声波表面加工设备，不但能提高冷却油的利用率，节省能源，而且能减少成本，提高生产效率。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：连接套、前盖、1/4波长变幅杆、半波长变幅杆、压电陶瓷换能器、高强丝、绝缘垫片、垫套、枪筒、后盖、气缸、2位三通气控阀、气动三联件、十字架连接板、滑块A、导轨、底板、三角筋、气缸架、固定块、固定板、滑块B、接油盒、接油板组成，其特征在于：压电陶瓷换能器与1/4波长变幅杆通过高强丝连接，在1/4波长变幅杆端面接有半波长变幅杆，将压电陶瓷换能器发出的振幅进一步放大，在半波长变幅杆的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，前端的滚珠是采用优质的硬质合金钢制作而成，压电陶瓷换能器是通过垫套和前盖固定在枪筒内，中间垫有绝缘垫片，其固定方式为螺丝固定加紧，前盖内有连接套，连接套连接前盖和前端的刀壳，刀壳和连接套分别通过锁紧螺母A和锁紧螺母B固定，锁紧螺母A调节和锁紧刀壳，锁紧螺母B在连接套调整好刀壳后锁紧连接套，在刀壳上设置有装夹定位滚珠的滚珠稳固导向位，滚珠的外表面与滚珠稳固导向位的孔壁为过度配合，在枪筒的后端接有后盖，后盖通过螺母与气缸连接在一起，在枪筒的侧面装有十字架连接板，十字架连接板固定在滑块A和起导向作用的导轨上，导轨固定在底板上，底板的下端有将整个设备固定在机床上的固定块，气缸固定在气缸架上，气缸架与底板螺丝紧固连接，三角筋固定支撑螺纹连接气缸架与底板，在枪筒的下端装有带导向槽的固定板，滑块B安装在固定板上，在滑块B的前端装有接油盒，两侧螺丝固定，接油盒上固定接油板，在加工时刀壳那边的冷却油流下，通过接油板流向接油盒，接油盒侧面有回油孔，能使冷却油充分循环利用，在枪筒的侧面设置有通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。
本发明解决技术问题所采用的技术方案还可以是：
本发明所述的滚珠为鼓状阶梯形状的圆柱，5毫米、10毫米厚度的有效作用面或8毫米、10毫米、14毫米直径的球形圆珠。
本发明的结构特点和工作原理如下：
本发明的结构特点：压电陶瓷换能器与1/4波长变幅杆通过高强丝连接，在1/4波长变幅杆端面接有半波长变幅杆起进一步的放大作用，将压电陶瓷换能器发出的振幅进一步放大，在半波长变幅杆的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，经过特殊加工以保证其良好的韧性和硬度，而前端的滚珠是采用优质的硬质合金钢制作而成，不但有良好的韧性和硬度也具有良好的耐磨性，压电陶瓷换能器是通过垫套和前盖固定在枪筒内，中间垫有绝缘垫片，前盖内有连接套，连接前盖和前端的刀壳，刀壳和连接套分别通过锁紧螺母A和锁紧螺母B固定，刀壳对于滚珠起导向和限位作用，在枪筒的后端接有后盖，后盖通过螺母与气缸连接在一起，在枪筒的侧面装有十字架连接板，十字架固定在滑块A和导轨上，在气缸伸缩运动时起导向作用，导轨固定在底板上，底板的下端有固定块，气缸固定在气缸架上，气缸架与底板连接且三角筋固定支撑，在枪筒的下端装有带槽的固定板，滑块B安装在固定板上，在滑块B的前端装有接油盒，接油盒上固定接油板，在加工时刀壳那边的冷却油流下，通过接油板流向接油盒，接油盒测段有回油孔，能使冷却液循环利用，后端的气缸组件起到调节压力和侧向运动的作用，保证产品受力均匀，使设备不但能加工长杆，还能加工多种复杂的产品。
利用本发明超声波表面加工设备主要应用于航天、船舶、火车和军工等方面，不但使用方面且结构简单、应用广泛。
本发明的加工原理：超声波在金属表面的加工，是通过每秒钟数万次以上的高频振动的硬质滚轮作用于代加工金属工件表面，使工件表层金属产生塑性变形，在塑性变形的过程中，产生了冷作硬化，达到了改善表面质量的目的，这种表面质量的改善是综合性的，既有硬度的提高，又有表面粗糙的降低，同时也弥合了一些微观裂纹，提高了工作的疲劳强度，因设备工作时是通过滚压和锤击的复合运动，每秒钟数万次以上的冲击，可以高效的消除部件表面层有害残余拉应力，引进有益压应力，利用超声波每秒数万次的冲击、锤击，将能量传递工件的内部，不但提高了工件的表面光洁度、使表面产生微显硬度，提高产品的耐磨性和耐腐蚀性，同时使得产品表面层内的残余拉应力变为有益的压应力，从而大幅度提高金属结构的疲劳寿命，提高工件尺寸的稳定性，使用寿命增长。
本发明的有益效果：
1、节省能源利用，减少成本；
2、可靠性高，稳定性好，使用寿命长；
3、重量轻，便于携带和使用；
4、提高工件的疲劳强度；
5、操作方便，设计精良，使用广泛；
6、环保节能，降低成本；
本发明的应用效果：
1、作用力大幅度降低，使表面显微硬相
2.加工区温度大幅度降低，滚轮与工件的接触为断续锤击，大大减少了相互间的摩擦，温度也相应降低，杜绝了因温度过高而造成的表面缺陷
3、大幅度降低表面粗糙度
4、不产生切屑
5、提高加工表面的耐磨性，耐腐蚀性以及抗疲劳强度，同时是一些有害的残余应力变成有益的压应力
6、节约设备成本，提高生产效率，可代替磨床、镗床等，直接装卡在普通车床上，加工线速度70m/秒
附图说明
图1为本发明的结构总装图；
图2为图1的剖视图。
其中，1、滚珠，2、刀壳，3、锁紧螺母A，4、锁紧螺母B，5、连接套，6、前盖，7、半波长变幅杆，8、1/4波长变幅杆、9、压电陶瓷换能器，10、高强丝，11、绝缘垫片，12、垫套，13、枪筒，14、后盖，15、气缸，16、2位三通气控阀，17、气动三联件，18、十字架连接板，19、滑块A，20、导轨，21、底板，22、三角筋，23、气缸架，24、固定块，25、固定板，26、滑块B，27、接板，22、三角筋，23、气缸架，24、固定块，25、固定板，26、滑块B，27、接油盒，28、接油板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明
图1和图2所示：一种超声波表面加工设备，包括滚珠1、刀壳2、锁紧螺母A3、锁紧螺母B4、连接套5、前盖6、半波长变幅杆7、1/4波长变幅杆8、压电陶瓷换能器9、高强丝10、绝缘垫片11、垫套12、枪筒13、后盖14、气缸15、2位三通气控阀16、气动三联件17、十字架连接板18、滑块A19、导轨20、底板21、三角筋22、气缸架23、固定块24、固定板25、滑块B26、接油盒27、接油板28组成。压电陶瓷换能器9与1/4波长变幅杆8通过高强丝10连接，在1/4波长变幅杆8端面接有半波长变幅杆7起进一步的放大作用，将压电陶瓷换能器9发出的振幅进一步放大，在半波长变幅杆7的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，经过特殊加工以保证其良好的韧性和硬度，而前端的滚珠是采用优质的硬质合金钢制作而成，不但有良好的韧性和硬度也具有良好的耐磨性，压电陶瓷换能器9是通过垫套12和前盖6固定在枪筒13内，中间垫有绝缘垫片11，前盖6内有连接套5，连接前盖6和前端的刀壳2，刀壳2和连接套5分别通过锁紧螺母A3和锁紧螺母B4固定，刀壳2对于滚珠1起导向和限位作用，在枪筒13的后端接有后盖14，后盖14通过螺母与气缸15连接在一起，在枪筒13的侧面装有十字架连接板18，十字架连接板18固定在滑块A19和导轨20上，在气缸15做伸缩运动时起导向作用，导轨20固定在底板21上，底板21的下端有固定块24，气缸15固定在气缸架23上，气缸架23与底板21连接，三角筋22固定支撑，在枪筒13的下端装有带槽的固定板25，滑块B26安装在固定板25上，在滑块B26的前端装有接油盒27，接油盒27上固定接油板28，在加工时刀壳2那边的冷却油流下，通过接油板28流向接油盒27，接油盒27侧面有回油孔，能使冷却油充分循环利用。

Claims (2)

1.一种超声波表面加工设备，主要由滚珠(1)、刀壳(2)、锁紧螺母A(3)、锁紧螺母B(4)、连接套(5)、前盖(6)、半波长变幅杆(7)、1/4波长变幅杆(8)、压电陶瓷换能器(9)、高强丝(10)、绝缘垫片(11)、垫套(12)、枪筒(13)、后盖(14)、气缸(15)、2位三通气控阀(16)、气动三联件(17)、十字架连接板(18)、滑块A(19)、导轨(20)、底板(21)、三角筋(22)、气缸架(23)、固定块(24)、固定板(25)、滑块B(26)、接油盒(27)、接油板(28)组成，其特征在于：压电陶瓷换能器(9)与1/4波长变幅杆(8)通过高强丝(10)连接，在1/4波长变幅杆(8)端面接有半波长变幅杆(7)，将压电陶瓷换能器(9)发出的振幅进一步放大，在半波长变幅杆(7)的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，前端的滚珠(1)是采用优质的硬质合金钢制作而成，压电陶瓷换能器(9)是通过垫套(12)和前盖(6)固定在枪筒(13)内，中间垫有绝缘垫片(11)，前盖(6)内有连接套(5)，连接套(5)连接前盖(6)和前端的刀壳(2)，刀壳(2)和连接套(5)分别通过锁紧螺母A(3)和锁紧螺母B(4)固定，锁紧螺母A(3)调节和锁紧刀壳(2)，锁紧螺母B(4)在连接套(5)调整好刀壳(2)后锁紧连接套(5)，在刀壳(2)上设置有装夹定位滚珠(1)的滚珠稳固导向位，滚珠(1)的外表面与滚珠稳固导向位的孔壁为过度配合，在枪筒(13)的后端接有后盖(14)，后盖(14)通过螺母与气缸(15)连接在一起，在枪筒(13)的侧面装有十字架连接板(18)，十字架连接板(18)固定在滑块A(19)和导轨(20)上，导轨(20)固定在底板(21)上，底板(21)的下端有将整个设备固定在机床上的固定块(24)，气缸(15)固定在气缸架(23)上，气缸架(23)与底板(21)螺丝紧固连接，三角筋(22)固定支撑螺纹连接气缸架(23)与底板(21)，在枪筒(13)的下端装有带导向槽的固定板(25)，滑块B(26)安装在固定板(25)上，在滑块B(26)的前端装有接油盒(27)，两侧螺丝固定，接油盒(27)上固定接油板(28)，在加工时刀壳(2)那边的冷却油流下，通过接油板(28)流向接油盒(27)，接油盒(27)侧面有回油孔。
2.根据权利要求1所述的一种超声波表面加工设备，其特征在于：所述的滚珠(1)为鼓状阶梯形状的圆柱，5毫米、10毫米厚度的有效作用面或8毫米、10毫米、14毫米直径的球形圆珠。
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