CN110358901B - 便携式多方位超声辅助振动滚压装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

便携式多方位超声辅助振动滚压装置，包括超声滚压单元、液压动力单元、气动冷却单元、主体框架和分度装置，超声滚压单元包括超声电源和变幅器组件，超声电源与变幅器组件连接，液压动力单元包括液压站、分油阀、施力油缸和角度调节油缸，分油阀安装在液压站上，分油阀通过油路分别与施力油缸和角度调节油缸连接，施力油缸和角度调节油缸的缸体底部与主体框架铰接，施力油缸和角度调节油缸的活塞杆外端与变幅器组件铰接，分度装置设置在变幅器组件下方的主体框架上，分度装置上安装有齿轮工件，变幅器组件与齿轮工件的齿槽表面滚压接触。本发明整体滚压装置灵活轻便，持续冷却处理换能器，便于固定滚压钢球，方便调整齿轮工件的工位。

Description

便携式多方位超声辅助振动滚压装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及金属表面机械强化技术领域，具体的说，涉及一种便携式多方位超声辅助振动滚压装置及其使用方法。

背景技术

机械零部件的失效形式主要有残余变形、疲劳、腐蚀和磨损等,且金属零部件的失效都始于相对运动的零部件表面。改善零部件表面性能是降低零部件失效和提高零部件使用寿命的有效途径之一,因此,表面机械强化技术在机械零部件制造中得到了广泛应用。

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。

但是目前市场上的超声滚压加工方法，在使用时存在一些缺陷，大多数超声滚压都是将超声振动装置安装在机床主轴上，通过超声振动辅助主轴主运动对金属零件表面进行处理，该方法对机床依赖性强、每次对刀费时费力、效率极其低下，而且难以保证每次对刀后滚压时对零件表面处理的精度要求；同时，由于超声滚压选用的换能器模态频率较高（一般为30-35KHz）,换能器工作时发热严重，超声滚压加工装置内部的元器件散热效果不佳，容易造成元器件的损坏，必须加工一段时间上必须使压电陶瓷换能器冷却后再进行,持续加工时间短，进而会大大缩短超声滚压的有效工作时间；工具头球窝内的钢球目前多采用挤压或压帽配合紧固的方式，其中，挤压的方式会对钢球的表面造成损伤，进而会影响滚压时对零件表面处理的精度，且钢球损坏时不宜取出，压帽紧固的方式则使得钢球安装过程相对繁琐。。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式多方位超声辅助振动滚压装置及其使用方法，本发明整体滚压装置灵活轻便，持续冷却处理换能器，便于固定滚压钢球，方便调整齿轮工件的工位。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

便携式多方位超声辅助振动滚压装置，包括超声滚压单元、液压动力单元、气动冷却单元、主体框架和分度装置，超声滚压单元包括超声电源和变幅器组件，超声电源与变幅器组件连接，变幅器组件设置在主体框架内，液压动力单元包括液压站、分油阀、施力油缸和角度调节油缸，分油阀安装在液压站上，分油阀通过油路分别与施力油缸和角度调节油缸连接，施力油缸和角度调节油缸的缸体底部与主体框架铰接，施力油缸和角度调节油缸的活塞杆外端分别与变幅器组件铰接，分度装置设置在变幅器组件下方的主体框架上，分度装置上安装有齿轮工件，变幅器组件与齿轮工件的齿槽表面滚压接触。

变幅器组件包括变幅器、换能器、变幅器防护箱、施力吊耳、进气接头、回气接头、转位吊耳、滚压钢球、负压抽气接头和负压风机，变幅器通过法兰竖直固定安装在变幅器防护箱的底部，变幅器的上端伸入到变幅器防护箱的内部，变幅器的下端位于变幅器防护箱的底部下方，换能器通过连接螺栓固定安装在变幅器的上端，变幅器的下端固定连接有滚压工具头，滚压工具头的下端设有球窝凹槽，变幅器、换能器和滚压工具头的中心线重合，连接螺栓、换能器变幅器和滚压工具头均沿其中心线自上而下开设有上下贯通的通气孔，球窝凹槽与通气孔连通，滚压钢球设置在滚压工具头下端的球窝凹槽中，滚压钢球的表面与齿轮工件的齿槽表面滚压接触，负压抽气接头固定安装在连接螺栓的顶部且与通气孔连通，负压风机连接有一根抽吸管，抽吸管穿过变幅器防护箱并与负压抽气接头连接，抽吸管与变幅器防护箱之间密封，超声电源与换能器通过信号导线连接，施力吊耳固定连接在变幅器防护箱的顶部，回气接头固定安装在变幅器防护箱的左侧壁上侧部，进气接头固定安装在变幅器防护箱的前侧壁下侧部，转位吊耳固定连接在变幅器防护箱的右侧壁中部。

气动冷却单元包括冷却气体循环装置和分气阀，分气阀安装在冷却气体循环装置上，分气阀的出气口与进气接头之间连接有一根进气管，分气阀的进气口与回气接头之间连接有一根出气管。

主体框架由四根竖直方管和八根水平方管围成的四方体框架，变幅器防护箱位于主体框架内，施力油缸的缸体底部铰接在右侧上部的水平方管中部，施力油缸的活塞杆外端与施力吊耳铰接，右侧的两根竖直方管之间下侧部固定连接有一根支撑方管，角度调节油缸的缸体底部铰接在支撑方管的中部，角度调节油缸的活塞杆外端与转位吊耳铰接，左侧下部的水平方管和右侧下部的水平方管之间固定连接有平台支架，分度装置安装在平台支架上。

平台支架包括两块沿左右方向水平设置的竖直支撑板，两块竖直支撑板前后间隔平行设置，两块竖直支撑板的左右两端分别固定连接在左侧下部的水平方管和右侧下部的水平方管的中部；分度装置包括分度盘、丝杠、传动套、工件周向定位套、两根导向滑杆和两个铜套，丝杠和两根导向滑杆均沿前后方向水平设置，两个铜套前后对应且分别通过螺栓固定连接在两块竖直支撑板上，两块竖直支撑板上均开设有竖直长孔，两个竖直长孔的上侧敞口，两个竖直长孔均位于两个铜套的中心线所在竖直平面，丝杠的前后两端分别转动安装在两个铜套上且穿过两个竖直长孔，两根导向滑杆的前后两端分别穿过两块竖直支撑板并通过紧固螺母固定，两根导向滑杆关于丝杠左右对称，传动套和工件周向定位套由前到后依次套装在丝杠上，传动套与丝杠螺纹传动连接，工件周向定位套与丝杠滑动连接，传动套和工件周向定位套在前后方向的总长度小于两块竖直支撑板之间的距离，传动套的前端设有关于传动套中心线左右对称的导向板，两根导向滑杆分别穿过导向板的左右两侧部，传动套的后端边缘沿周向设有主定位盘，主定位盘上沿周向均匀开设有若干个螺纹通孔，工件周向定位套的前端边缘沿周向设有从定位盘，从定位盘的外边缘上沿周向均匀开设有若干个半跑道形长孔，各个半跑道形长孔与各个螺纹通孔一一前后对应，从定位盘的前侧面与主定位盘的后侧面紧压接触，主定位盘通过两根穿过螺纹通孔和半跑道形长孔的定位螺栓与从定位盘固定连接，工件周向定位套与从定位盘连接处设有轴肩，齿轮工件套装在工件周向定位套上并通过键固定，工件周向定位套的后侧螺纹安装有锁紧螺母，齿轮工件位于锁紧螺母和轴肩之间，锁紧螺母的前端面与齿轮工件的后端面紧压接触，齿轮工件的前端面与轴肩的后端面紧压接触，丝杠的前端位于前侧的竖直支撑板的前侧，分度盘固定安装在丝杠的前端，分度盘、丝杠、传动套和工件周向定位套的中心线重合，分度盘的前侧面外缘固定连接有一根沿前后方向水平设置的摇柄，分度盘上沿圆周均匀开设有若干个定位通孔，前侧的竖直支撑板上开设有一个与其中一个定位通孔前后对应的插接孔，插接孔中插接有一根穿过定位通孔的定位销。

便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）、安装齿轮工件；

（2）、打开负压风机，负压风机通过抽吸管将变幅器、换能器和滚压工具头的通气孔内抽真空，使滚压钢球吸附在球窝凹槽中，此时，滚压钢球的表面与齿轮工件的其中一个齿槽表面滚压接触；

（3）、打开超声电源、冷却气体循环装置和分气阀，超声电源通过信号导线向换能器提供高频脉冲信号，换能器将高频脉冲信号转换成机械振动，使变幅器产生高频振动，则变幅器带动滚压工具头高频振动，如此，滚压钢球随滚压工具头高频振动对齿轮工件的表面进行高频冲击，冷却气体循环装置经分气阀的出气口输出冷却气，冷却气通过进气管和进气接头进入到变幅器防护箱内部，冷却气对换能器进行降温处理，热交换后的冷却气经回气接头和出气管排出变幅器防护箱，再经分气阀的进气口进入到冷却气体循环装置中被压缩冷却；

（4）、打开液压站，液压站经分油阀分别控制施力油缸和角度调节油缸，施力油缸和角度调节油缸的活塞杆伸缩调整变幅器防护箱的角度和位置，从而控制滚压钢球对齿轮工件的表面施加的压力大小以及施力角度，当滚压钢球将齿轮工件与之滚压接触的表面冲击强化处理完成后，抽出定位销，通过摇柄将分度盘转动20°，丝杠转动并驱动传动套沿两根导向滑杆移动一定进给量，再插入定位销将分度盘固定，则齿轮工件沿丝杠的轴向移动一定量，如此，滚压钢球将与之接触的齿轮工件的齿槽表面冲击强化，重复以上操作，直至滚压钢球将该位置齿轮工件的齿槽表面全覆盖冲击强化处理；

（5）、旋转齿轮工件，使滚压钢球与齿轮工件的下一个齿槽表面滚压接触，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球对齿轮工件的下一个齿槽表面进行冲击强化处理；

（6）、齿轮工件的所有齿槽表面全部滚压完成后，取出齿轮工件。

步骤（1）具体为：首先将传动套和工件周向定位套依次套装在丝杠上，使用两根定位螺栓穿过螺纹通孔和半跑道形长孔将主定位盘和从定位盘固定连接，从而使工件周向定位套和传动套固定连接，再将齿轮工件套装在工件周向定位套上，将丝杠的两端分别转动安装在两个铜套上，丝杠的前后两端分别由上至下放置在两块竖直支撑板上的竖直长孔中，两个铜套分别通过固定螺栓固定安装在两块竖直支撑板上，再将两根导向滑杆从前到后依次穿过前侧的竖直支撑板、传动套前端的导向板和后侧的竖直支撑板，使用紧固螺母将两根导向滑杆的两端固定，最后将定位销穿过分度盘上的定位通孔并插入到插接孔，使分度盘固定，进而确保齿轮工件固定。

步骤（5）具体为：将两根定位螺栓拆掉并抽出，则将工件周向定位套旋转，使齿轮工件的已冲击强化处理的齿槽旋转移走，同时将齿轮工件的下一个未冲击强化的齿槽表面与滚压钢球滚压接触，再将两根定位螺栓穿过螺纹通孔和半跑道形长孔将主定位盘和从定位盘固定连接，从而使工件周向定位套和传动套固定连接，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球对齿轮工件的下一个齿槽表面进行冲击强化处理。

步骤（6）具体为：首先将紧固螺母拆掉，抽出两根导向滑杆，再将固定两个铜套的固定螺栓拆掉，之后将丝杠的前后两端分别由下至上从两块竖直支撑板上的竖直长孔中拿出，拔掉丝杠后侧的铜套，再将锁紧螺母从工件周向定位套的后侧拆掉，之后便可直接将齿轮工件从工件周向定位套上拉下来，从而取出齿轮工件。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明的有益效果是：

1、本发明设置液压动力单元，通过液压站、施力油缸和角度调节油缸的配合控制滚压钢球对齿轮工件的表面施加的压力大小以及施力角度，摆脱了传统加工受机床的限制，使整体滚压装置的使用更加灵活、轻便化。

2、本发明设置气动冷却单元，通过冷却气体循环装置向变幅器防护箱内输送冷却气，冷却气对变幅器防护箱内的换能器进行降温处理，之后冷却气再从变幅器防护箱内排出进入冷却气体循环装置中，如此，持续输送冷却气使该超声滚压装置在工作时换能器能够持续得到冷却处理，保证换能器的高效工作。

3、本发明的变幅器、换能器和滚压工具头均沿其中心线开设有上下贯通的通气孔，球窝凹槽与通气孔连通，滚压钢球设置在滚压工具头下端的球窝凹槽中，负压抽气接头通过连接螺栓固定安装在换能器的顶部且与通气孔连通，负压风机连接有一根抽吸管，抽吸管穿过变幅器防护箱并与负压抽气接头连接，负压风机通过抽吸管将变幅器、换能器和滚压工具头的通气孔内抽真空，使滚压钢球吸附在球窝凹槽中，如此，便于固定滚压钢球，避免了常规的挤压安装钢球时造成钢球表面的磨损，同时还避免了通过压帽固定钢球的繁琐程序。

4、本发明采用丝杠传动与分度盘相结合的方式，使得每次齿轮工件沿丝杠的轴向进给量可控，保证滚压钢球对齿轮工件的齿槽表面全覆盖滚压冲击强化，工件周向定位套的设置便于旋转齿轮工件，使齿轮工件的已冲击强化处理的齿槽旋转移走，同时将齿轮工件的下一个未冲击强化的齿槽表面与滚压钢球滚压接触，使滚压钢球对齿轮工件的下一个齿槽表面进行冲击强化处理。

本发明可用于解决硬质合金、钛合金、高强度钢等难加工材料的加工难题，扩大了超声滚压的使用范围，易于推广实施，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是本发明的变幅器组件的结构示意图。

图6是本发明的变幅器组件的后视图。

图7是本发明的变幅器组件的右视图。

图8是图7中A-A向剖视图。

图9是图7中B-B向剖视图。

图10是本发明的分度盘和丝杠的结构示意图。

图11是图10的左视图。

图12是本发明的变幅器、换能器和滚压工具头的剖视图。

图13是本发明的传动套的后视图。

图14是图13的俯视图。

图15是本发明的工件周向定位套的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-图15所示，便携式多方位超声辅助振动滚压装置，包括超声滚压单元、液压动力单元、气动冷却单元、主体框架和分度装置，超声滚压单元包括超声电源1和变幅器组件，超声电源1与变幅器组件连接，变幅器组件设置在主体框架内，液压动力单元包括液压站2、分油阀3、施力油缸4和角度调节油缸5，分油阀3安装在液压站2上，分油阀3通过油路分别6与施力油缸4和角度调节油缸5连接，施力油缸4和角度调节油缸5的缸体底部与主体框架铰接，施力油缸4和角度调节油缸5的活塞杆外端分别与变幅器组件铰接，分度装置设置在变幅器组件下方的主体框架上，分度装置上安装有齿轮工件7，变幅器组件与齿轮工件7的齿槽表面滚压接触。

变幅器组件包括变幅器8、换能器9、变幅器防护箱10、施力吊耳11、进气接头12、回气接头13、转位吊耳14、滚压钢球15、负压抽气接头16和负压风机17，变幅器8通过法兰44竖直固定安装在变幅器防护箱10的底部，变幅器8的上端伸入到变幅器防护箱10的内部，变幅器8的下端位于变幅器防护箱10的底部下方，换能器9通过连接螺栓46固定安装在变幅器8的上端，变幅器8的下端固定连接有滚压工具头18，滚压工具头18的下端设有球窝凹槽19，变幅器8、换能器9和滚压工具头18的中心线重合，连接螺栓46、换能器9、变幅器8和滚压工具头18均沿其中心线自上而下开设有上下贯通的通气孔20，球窝凹槽19与通气孔20连通，滚压钢球15设置在滚压工具头18下端的球窝凹槽19中，滚压钢球15的表面与齿轮工件7的齿槽表面滚压接触，负压抽气接头16固定安装在连接螺栓46的顶部且与通气孔20连通，负压风机17连接有一根抽吸管21，抽吸管21穿过变幅器防护箱10并与负压抽气接头16连接，抽吸管21与变幅器防护箱10之间密封，超声电源1与换能器9通过信号导线22连接，施力吊耳11固定连接在变幅器防护箱10的顶部，回气接头13固定安装在变幅器防护箱10的左侧壁上侧部，进气接头12固定安装在变幅器防护箱10的前侧壁下侧部，转位吊耳14固定连接在变幅器防护箱10的右侧壁中部。

气动冷却单元包括冷却气体循环装置23和分气阀24，分气阀24安装在冷却气体循环装置23上，分气阀24的出气口与进气接头12之间连接有一根进气管25，分气阀24的进气口与回气接头13之间连接有一根出气管26。

主体框架由四根竖直方管27和八根水平方管28围成的四方体框架，变幅器防护箱10位于主体框架内，施力油缸4的缸体底部铰接在右侧上部的水平方管28中部，施力油缸4的活塞杆外端与施力吊耳11铰接，右侧的两根竖直方管27之间下侧部固定连接有一根支撑方管29，角度调节油缸5的缸体底部铰接在支撑方管29的中部，角度调节油缸5的活塞杆外端与转位吊耳14铰接，左侧下部的水平方管28和右侧下部的水平方管28之间固定连接有平台支架，分度装置安装在平台支架上。

平台支架包括两块沿左右方向水平设置的竖直支撑板30，两块竖直支撑板30前后间隔平行设置，两块竖直支撑板30的左右两端分别固定连接在左侧下部的水平方管28和右侧下部的水平方管28的中部；分度装置包括分度盘31、丝杠32、传动套33、工件周向定位套34、两根导向滑杆35和两个铜套36，丝杠32和两根导向滑杆35均沿前后方向水平设置，两个铜套36前后对应且分别通过螺栓固定连接在两块竖直支撑板30上，两块竖直支撑板30上均开设有竖直长孔，两个竖直长孔的上侧敞口，两个竖直长孔均位于两个铜套36的中心线所在竖直平面，丝杠32的前后两端分别转动安装在两个铜套36上且穿过两个竖直长孔，两根导向滑杆35的前后两端分别穿过两块竖直支撑板30并通过紧固螺母固定，两根导向滑杆35关于丝杠32左右对称，传动套33和工件周向定位套34由前到后依次套装在丝杠32上，传动套33与丝杠32螺纹传动连接，工件周向定位套34与丝杠32滑动连接，传动套33和工件周向定位套34在前后方向的总长度小于两块竖直支撑板30之间的距离，传动套33的前端设有关于传动套33中心线左右对称的导向板37，两根导向滑杆35分别穿过导向板37的左右两侧部，传动套33的后端边缘沿周向设有主定位盘38，主定位盘38上沿周向均匀开设有若干个螺纹通孔39，工件周向定位套34的前端边缘沿周向设有从定位盘40，从定位盘40的外边缘上沿周向均匀开设有若干个半跑道形长孔41，各个半跑道形长孔41与各个螺纹通孔39一一前后对应，从定位盘40的前侧面与主定位盘38的后侧面紧压接触，主定位盘38通过两根穿过螺纹通孔39和半跑道形长孔41的定位螺栓45与从定位盘40固定连接，工件周向定位套34与从定位盘40连接处设有轴肩48，齿轮工件7套装在工件周向定位套34上并通过键固定，工件周向定位套34的后侧螺纹安装有锁紧螺母47，齿轮工件7位于锁紧螺母47和轴肩48之间，锁紧螺母47的前端面与齿轮工件7的后端面紧压接触，齿轮工件7的前端面与轴肩48的后端面紧压接触，丝杠32的前端位于前侧的竖直支撑板30的前侧，分度盘31固定安装在丝杠32的前端，分度盘31、丝杠32、传动套33和工件周向定位套34的中心线重合，分度盘31的前侧面外缘固定连接有一根沿前后方向水平设置的摇柄42，分度盘31上沿圆周均匀开设有若干个定位通孔43，前侧的竖直支撑板30上开设有一个与其中一个定位通孔43前后对应的插接孔，插接孔中插接有一根穿过定位通孔43的定位销。紧固螺母、键、插接孔和定位销均为常规设计，图未示。

便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）、安装齿轮工件7；

（2）、打开负压风机17，负压风机17通过抽吸管21将变幅器8、换能器9和滚压工具头18的通气孔20内抽真空，使滚压钢球15吸附在球窝凹槽19中，此时，滚压钢球15的表面与齿轮工件7的其中一个齿槽表面滚压接触；

（3）、打开超声电源1、冷却气体循环装置23和分气阀24，超声电源1通过信号导线22向换能器9提供高频脉冲信号，换能器9将高频脉冲信号转换成机械振动，使变幅器8产生高频振动，则变幅器8带动滚压工具头18高频振动，如此，滚压钢球15随滚压工具头18高频振动对齿轮工件7的表面进行高频冲击，冷却气体循环装置23经分气阀24的出气口输出冷却气，冷却气通过进气管25和进气接头12进入到变幅器防护箱10内部，冷却气对换能器9进行降温处理，热交换后的冷却气经回气接头13和出气管26排出变幅器防护箱10，再经分气阀24的进气口进入到冷却气体循环装置23中被压缩冷却；

（4）、打开液压站2，液压站2经分油阀3分别控制施力油缸4和角度调节油缸5，施力油缸4和角度调节油缸5的活塞杆伸缩调整变幅器防护箱10的角度和位置，从而控制滚压钢球15对齿轮工件7的表面施加的压力大小以及施力角度，当滚压钢球15将齿轮工件7与之滚压接触的表面冲击强化处理完成后，抽出定位销，通过摇柄42将分度盘31转动20°，丝杠32转动并驱动传动套33沿两根导向滑杆35移动一定进给量，再插入定位销将分度盘31固定，则齿轮工件7沿丝杠32的轴向移动一定量，如此，滚压钢球15将与之接触的齿轮工件7的齿槽表面冲击强化，重复以上操作，直至滚压钢球15将该位置齿轮工件7的齿槽表面全覆盖冲击强化处理；

（5）、旋转齿轮工件7，使滚压钢球15与齿轮工件7的下一个齿槽表面滚压接触，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球15对齿轮工件7的下一个齿槽表面进行冲击强化处理；

（6）、齿轮工件7的所有齿槽表面全部滚压完成后，取出齿轮工件7。

步骤（1）具体为：首先将传动套33和工件周向定位套34依次套装在丝杠32上，使用两根定位螺栓45穿过螺纹通孔39和半跑道形长孔41将主定位盘38和从定位盘40固定连接，从而使工件周向定位套34和传动套33固定连接，再将齿轮工件7套装在工件周向定位套34上并与轴肩48紧压接触，再将锁紧螺母47螺纹安装在工件周向定位套34的后侧，使锁紧螺母47压紧齿轮工件7，之后将丝杠32的两端分别转动安装在两个铜套36上，丝杠32的前后两端分别由上至下放置在两块竖直支撑板30上的竖直长孔中，两个铜套36分别通过固定螺栓固定安装在两块竖直支撑板30上，再将两根导向滑杆35从前到后依次穿过前侧的竖直支撑板30、传动套33前端的导向板37和后侧的竖直支撑板30，使用紧固螺母将两根导向滑杆35的两端固定，最后将定位销穿过分度盘31上的定位通孔43并插入到插接孔，使分度盘31固定，进而确保齿轮工件7固定。

步骤（5）具体为：将两根定位螺栓45拆掉并抽出，则将工件周向定位套34旋转，使齿轮工件7的已冲击强化处理的齿槽旋转移走，同时将齿轮工件7的下一个未冲击强化的齿槽表面与滚压钢球15滚压接触，再将两根定位螺栓45穿过螺纹通孔39和半跑道形长孔41将主定位盘38和从定位盘40固定连接，从而使工件周向定位套34和传动套33固定连接，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球15对齿轮工件7的下一个齿槽表面进行冲击强化处理。

步骤（6）具体为：首先将紧固螺母拆掉，抽出两根导向滑杆35，再将固定两个铜套36的固定螺栓拆掉，之后将丝杠32的前后两端分别由下至上从两块竖直支撑板30上的竖直长孔中拿出，拔掉丝杠32后侧的铜套36，再将锁紧螺母从工件周向定位套34的后侧拆掉，之后便可直接将齿轮工件7从工件周向定位套34上拉下来，从而取出齿轮工件7。

本发明的有益效果是：

1、本发明设置液压动力单元，通过液压站2、施力油缸4和角度调节油缸5的配合控制滚压钢球15对齿轮工件7的表面施加的压力大小以及施力角度，摆脱了传统加工受机床的限制，使整体滚压装置的使用更加灵活、轻便化。

2、本发明设置气动冷却单元，通过冷却气体循环装置23向变幅器防护箱10内输送冷却气，冷却气对变幅器防护箱10内的换能器9进行降温处理，之后冷却气再从变幅器防护箱10内排出进入冷却气体循环装置23中，如此，持续输送冷却气使该超声滚压装置在工作时换能器9能够持续得到冷却处理，保证换能器9的高效工作。

3、本发明的变幅器8、换能器9和滚压工具头18均沿其中心线开设有上下贯通的通气孔20，球窝凹槽19与通气孔20连通，滚压钢球15设置在滚压工具头18下端的球窝凹槽19中，负压抽气接头16通过连接螺栓固定安装在换能器9的顶部且与通气孔20连通，负压风机17连接有一根抽吸管21，抽吸管21穿过变幅器防护箱10并与负压抽气接头16连接，负压风机17通过抽吸管21将变幅器8、换能器9和滚压工具头18的通气孔20内抽真空，使滚压钢球15吸附在球窝凹槽19中，如此，便于固定滚压钢球15，避免了常规的挤压安装钢球时造成钢球表面的磨损，同时还避免了通过压帽固定钢球的繁琐程序。

4、本发明采用丝杠32传动与分度盘31相结合的方式，使得每次齿轮工件7沿丝杠32的轴向进给量可控，保证滚压钢球15对齿轮工件7的齿槽表面全覆盖滚压冲击强化，工件周向定位套34的设置便于旋转齿轮工件7，使齿轮工件7的已冲击强化处理的齿槽旋转移走，同时将齿轮工件7的下一个未冲击强化的齿槽表面与滚压钢球15滚压接触，使滚压钢球15对齿轮工件7的下一个齿槽表面进行冲击强化处理。

本发明可用于解决硬质合金、钛合金、高强度钢等难加工材料的加工难题，扩大了超声滚压的使用范围，易于推广实施，具有良好的经济效益。。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.便携式多方位超声辅助振动滚压装置，其特征在于：包括超声滚压单元、液压动力单元、气动冷却单元、主体框架和分度装置，超声滚压单元包括超声电源和变幅器组件，超声电源与变幅器组件连接，变幅器组件设置在主体框架内，液压动力单元包括液压站、分油阀、施力油缸和角度调节油缸，分油阀安装在液压站上，分油阀通过油路分别与施力油缸和角度调节油缸连接，施力油缸和角度调节油缸的缸体底部与主体框架铰接，施力油缸和角度调节油缸的活塞杆外端分别与变幅器组件铰接，分度装置设置在变幅器组件下方的主体框架上，分度装置上安装有齿轮工件，变幅器组件与齿轮工件的齿槽表面滚压接触；

变幅器组件包括变幅器、换能器、变幅器防护箱、施力吊耳、进气接头、回气接头、转位吊耳、滚压钢球、负压抽气接头和负压风机，变幅器通过法兰竖直固定安装在变幅器防护箱的底部，变幅器的上端伸入到变幅器防护箱的内部，变幅器的下端位于变幅器防护箱的底部下方，换能器通过连接螺栓固定安装在变幅器的上端，变幅器的下端固定连接有滚压工具头，滚压工具头的下端设有球窝凹槽，变幅器、换能器和滚压工具头的中心线重合，连接螺栓、换能器变幅器和滚压工具头均沿其中心线自上而下开设有上下贯通的通气孔，球窝凹槽与通气孔连通，滚压钢球设置在滚压工具头下端的球窝凹槽中，滚压钢球的表面与齿轮工件的齿槽表面滚压接触，负压抽气接头固定安装在连接螺栓的顶部且与通气孔连通，负压风机连接有一根抽吸管，抽吸管穿过变幅器防护箱并与负压抽气接头连接，抽吸管与变幅器防护箱之间密封，超声电源与换能器通过信号导线连接，施力吊耳固定连接在变幅器防护箱的顶部，回气接头固定安装在变幅器防护箱的左侧壁上侧部，进气接头固定安装在变幅器防护箱的前侧壁下侧部，转位吊耳固定连接在变幅器防护箱的右侧壁中部；

气动冷却单元包括冷却气体循环装置和分气阀，分气阀安装在冷却气体循环装置上，分气阀的出气口与进气接头之间连接有一根进气管，分气阀的进气口与回气接头之间连接有一根出气管；

主体框架由四根竖直方管和八根水平方管围成的四方体框架，变幅器防护箱位于主体框架内，施力油缸的缸体底部铰接在右侧上部的水平方管中部，施力油缸的活塞杆外端与施力吊耳铰接，右侧的两根竖直方管之间下侧部固定连接有一根支撑方管，角度调节油缸的缸体底部铰接在支撑方管的中部，角度调节油缸的活塞杆外端与转位吊耳铰接，左侧下部的水平方管和右侧下部的水平方管之间固定连接有平台支架，分度装置安装在平台支架上；

平台支架包括两块沿左右方向水平设置的竖直支撑板，两块竖直支撑板前后间隔平行设置，两块竖直支撑板的左右两端分别固定连接在左侧下部的水平方管和右侧下部的水平方管的中部；分度装置包括分度盘、丝杠、传动套、工件周向定位套、两根导向滑杆和两个铜套，丝杠和两根导向滑杆均沿前后方向水平设置，两个铜套前后对应且分别通过螺栓固定连接在两块竖直支撑板上，两块竖直支撑板上均开设有竖直长孔，两个竖直长孔的上侧敞口，两个竖直长孔均位于两个铜套的中心线所在竖直平面，丝杠的前后两端分别转动安装在两个铜套上且穿过两个竖直长孔，两根导向滑杆的前后两端分别穿过两块竖直支撑板并通过紧固螺母固定，两根导向滑杆关于丝杠左右对称，传动套和工件周向定位套由前到后依次套装在丝杠上，传动套与丝杠螺纹传动连接，工件周向定位套与丝杠滑动连接，传动套和工件周向定位套在前后方向的总长度小于两块竖直支撑板之间的距离，传动套的前端设有关于传动套中心线左右对称的导向板，两根导向滑杆分别穿过导向板的左右两侧部，传动套的后端边缘沿周向设有主定位盘，主定位盘上沿周向均匀开设有若干个螺纹通孔，工件周向定位套的前端边缘沿周向设有从定位盘，从定位盘的外边缘上沿周向均匀开设有若干个半跑道形长孔，各个半跑道形长孔与各个螺纹通孔一一前后对应，从定位盘的前侧面与主定位盘的后侧面紧压接触，主定位盘通过两根穿过螺纹通孔和半跑道形长孔的定位螺栓与从定位盘固定连接，工件周向定位套与从定位盘连接处设有轴肩，齿轮工件套装在工件周向定位套上并通过键固定，工件周向定位套的后侧螺纹安装有锁紧螺母，齿轮工件位于锁紧螺母和轴肩之间，锁紧螺母的前端面与齿轮工件的后端面紧压接触，齿轮工件的前端面与轴肩的后端面紧压接触，丝杠的前端位于前侧的竖直支撑板的前侧，分度盘固定安装在丝杠的前端，分度盘、丝杠、传动套和工件周向定位套的中心线重合，分度盘的前侧面外缘固定连接有一根沿前后方向水平设置的摇柄，分度盘上沿圆周均匀开设有若干个定位通孔，前侧的竖直支撑板上开设有一个与其中一个定位通孔前后对应的插接孔，插接孔中插接有一根穿过定位通孔的定位销。

2.如权利要求1中所述的便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、安装齿轮工件；

（2）、打开负压风机，负压风机通过抽吸管将变幅器、换能器和滚压工具头的通气孔内抽真空，使滚压钢球吸附在球窝凹槽中，此时，滚压钢球的表面与齿轮工件的其中一个齿槽表面滚压接触；

（3）、打开超声电源、冷却气体循环装置和分气阀，超声电源通过信号导线向换能器提供高频脉冲信号，换能器将高频脉冲信号转换成机械振动，使变幅器产生高频振动，则变幅器带动滚压工具头高频振动，如此，滚压钢球随滚压工具头高频振动对齿轮工件的表面进行高频冲击，冷却气体循环装置经分气阀的出气口输出冷却气，冷却气通过进气管和进气接头进入到变幅器防护箱内部，冷却气对换能器进行降温处理，热交换后的冷却气经回气接头和出气管排出变幅器防护箱，再经分气阀的进气口进入到冷却气体循环装置中被压缩冷却；

（4）、打开液压站，液压站经分油阀分别控制施力油缸和角度调节油缸，施力油缸和角度调节油缸的活塞杆伸缩调整变幅器防护箱的角度和位置，从而控制滚压钢球对齿轮工件的表面施加的压力大小以及施力角度，当滚压钢球将齿轮工件与之滚压接触的表面冲击强化处理完成后，抽出定位销，通过摇柄将分度盘转动20°，丝杠转动并驱动传动套沿两根导向滑杆移动一定进给量，再插入定位销将分度盘固定，则齿轮工件沿丝杠的轴向移动一定量，如此，滚压钢球将与之接触的齿轮工件的齿槽表面冲击强化，重复以上操作，直至滚压钢球将该位置的齿轮工件的齿槽表面全覆盖冲击强化处理；

（5）、旋转齿轮工件，使滚压钢球与齿轮工件的下一个齿槽表面滚压接触，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球对齿轮工件的下一个齿槽表面进行冲击强化处理；

（6）、齿轮工件的所有齿槽表面全部滚压完成后，取出齿轮工件。

3.根据权利要求2所述的便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，其特征在于：步骤（1）具体为：首先将传动套和工件周向定位套依次套装在丝杠上，使用两根定位螺栓穿过螺纹通孔和半跑道形长孔将主定位盘和从定位盘固定连接，从而使工件周向定位套和传动套固定连接，再将齿轮工件套装在工件周向定位套上，将丝杠的两端分别转动安装在两个铜套上，丝杠的前后两端分别由上至下放置在两块竖直支撑板上的竖直长孔中，两个铜套分别通过固定螺栓固定安装在两块竖直支撑板上，再将两根导向滑杆从前到后依次穿过前侧的竖直支撑板、传动套前端的导向板和后侧的竖直支撑板，使用紧固螺母将两根导向滑杆的两端固定，最后将定位销穿过分度盘上的定位通孔并插入到插接孔，使分度盘固定，进而确保齿轮工件固定。

4.根据权利要求3所述的便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，其特征在于：步骤（5）具体为：将两根定位螺栓拆掉并抽出，则将工件周向定位套旋转，使齿轮工件的已冲击强化处理的齿槽旋转移走，同时将齿轮工件的下一个未冲击强化的齿槽表面与滚压钢球滚压接触，再将两根定位螺栓穿过螺纹通孔和半跑道形长孔将主定位盘和从定位盘固定连接，从而使工件周向定位套和传动套固定连接，重复步骤（3）和步骤（4），使滚压钢球对齿轮工件的下一个齿槽表面进行冲击强化处理。

5.根据权利要求1所述的便携式多方位超声辅助振动滚压装置的使用方法，其特征在于：步骤（6）具体为：首先将紧固螺母拆掉，抽出两根导向滑杆，再将固定两个铜套的固定螺栓拆掉，之后将丝杠的前后两端分别由下至上从两块竖直支撑板上的竖直长孔中拿出，拔掉丝杠后侧的铜套，再将锁紧螺母从工件周向定位套的后侧拆掉，之后便可直接将齿轮工件从工件周向定位套上拉下来，从而取出齿轮工件。