CN113308601B - 一种试验用超声滚压工件辅助调平装置及调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及于超声辅助加工，具体为一种试验用超声滚压工件辅助调平装置及调平方法。试验用超声滚压工件辅助调平装置通过在工件上、下分别设置测力机构、支撑调节机构，利用测力仪的读数判断是否调平，并用调节内六角螺栓进行调整，能够在较短的时间内使工件表面达到水平，后进行超声滚压操作，提高精度同时节约了时间，提高了效率。由于支撑调节机构为预安装，调平时不用在进行安装，测力机构由机床调整固定，固定后不用再调整，虎钳的操作与调平操作进行了步骤分离。实际调平过程中，操作者主要精力放在调整内六角螺栓和观察测力仪读数即可，一个人操作完全可以实现，降低了难度，节约了人力。

Description

一种试验用超声滚压工件辅助调平装置及调平方法

技术领域

本发明涉及于超声辅助加工，更具体地讲，涉及一种试验用超声滚压工件辅助调平装置及调平方法。

背景技术

超声滚压强化是一种利用超声波的一种复合特种加工技术，加工后的零件表面被细化，金相组织更加均匀，解决了传统加工工艺在这方面的不足，能够达到“削峰填谷”的作用，提高被加工工件的表面完整性、抗腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性等性能。

在具体超声滚压的试验中，待加工工件的装夹后需要对工件进行调平。为了使待加工工件表面水平，一般在工件下放置垫块，结合千分表测量并人工敲击工件，调整垫块位置将加工工件表面调平后用夹具夹紧。

发明人发现，这种调平方式一方面不精确，当超声滚压设定完加工参数后，加工出的零件表面均匀性较差，未能达到预期的强化效果。另一方面此方法操作难度高,需要操作者同时调整工件和控制千分表，而且需要另外一个人操作夹具，耗费时间和人力。

发明内容

本发明提供一种试验用超声滚压工件辅助调平装置及调平方法,辅助超声滚压工件进行调平,降低调平难度,提高调平的精确性。

具体方案为：

一种试验用超声滚压工件辅助调平装置，包括:

支撑调节机构,包括支撑座,所述支撑座设有三个相互独立且高度可调的支撑件,所述三个支撑件的顶端共同用于支撑工件的下表面；

测力机构,包括爪座,所述爪座设有三个通孔,所述三个通孔与爪座的轴线平行,每个所述通孔从上到下设置依次抵接的测力仪、弹簧、传力轴；所述测力仪与爪座固定，所述传力轴向下露出爪座以能够与工件上表面接触；

所述测力机构还设置连接杆，所述连接杆下部安装于所述爪座上部开设的中心孔，连接杆与所述中心孔同轴并配合固定；连接杆上部能够固定安装于机床加工中心主轴的刀柄。

进一步的改进，所述支撑座本体为环形凹槽,中心具有导向柱,三个所述高度可调的支撑件设置在所述环形凹槽,以导向柱轴线为轴呈环形阵列布置，并能够沿导向柱轴线移动。

进一步的改进，每个所述支撑件包括上错位垫块、下错位垫块，上错位垫块与下错位垫块之间通过斜面接触；

所述上错位垫块设置导向凸起条，在导向柱一定设置导向槽与所述导向凸起条配合，顶端具有凸起作为支点用以支撑工件底面；

在所述环形凹槽的外槽壁沿周向均匀设置三个螺纹通孔，并配置螺栓；所述螺栓垂直所述导向柱轴线，一端与所述下错位垫块抵接，另一端露出环形凹槽的外槽壁。

进一步的改进，所述螺栓采用内六角螺栓。

进一步的改进，所述爪座为圆柱状，爪座底端在通孔位置分别设置套管，所述套管与所述通孔同轴，并与所述传力轴下部配合。

进一步的改进，所述套管内径与所述通孔内径一致。

进一步的改进，所述述传力轴从上到下具有顶端片、传力杆、锥形件；

所述顶段片为圆形，外径与所述通孔内径相配合，上端与所述弹簧接触；

所述锥形件下端穿过所述套管。

进一步的改进，所述锥形件最大外径与所述套筒内径配合。

本发明还提供一种试验用超声滚压工件调平方法，利用上述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，步骤如下：

步骤一：预安装支撑调节机构安装,将支撑调节机构安装在机床虎钳下方的机架，导向柱朝向机床刀柄；

步骤二：放置工件，调整机床虎钳对工件预夹紧；

步骤三：安装测力机构,将测力机构放置于与工件表面，调整机床加工中心主轴，使连接杆安装在机床加工中心主轴的刀柄,此时,连接杆与机床加工中心主轴同轴，弹簧处于压缩状态。

步骤四：放松机床虎钳，观察测力机构的三个测力仪读数是否一致，若一致则工件已调平；

若三个测力仪读数不一致，调整内六角螺栓，使三个测力仪读数一致。

进一步的改进，在步骤四中，调整内六角螺栓，使三个测力仪读数一致的方法为：

调整读数最小的测力仪对应的内六角螺栓，使其读数与其他测力仪中的一个读数一致；

调整剩余一个不同读数的测力仪对应的内六角螺栓，使其对应的测力仪与其他两个读数一致。

本发明的有益效果如下：

(1)通过在工件上、下分别设置测力机构、支撑调节机构，利用测力仪的读数判断是否调平，并用调节内六角螺栓进行调整，能够在较短的时间内使工件表面达到水平，后进行超声滚压操作，提高精度同时节约了时间，提高了效率。

(2)由于支撑调节机构为预安装，调平时不用在进行安装，测力机构由机床调整固定，固定后不用再调整，虎钳的操作与调平操作进行了步骤分离。实际调平过程中，操作者主要精力放在调整内六角螺栓和观察测力仪读数即可，一个人操作完全可以实现，降低了难度，节约了人力。

(3)在爪座底端在通孔位置分别设置套管，所述套管与所述通孔同轴，并与所述传力轴下部配合，套管内径与所述通孔内径一致。，保证传力轴在通孔内的传力的方向为轴向，保证了测量的精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例1总体结构示意图。

图2为本发明实施例1支撑座结构示意图。

图3为本发明实施例1测力机构总体结构示意图。

图4为本发明实施例1测力机构1测力机构与机床连接的部位示意图。

图5为本发明实施例1测力机构传力结构示意图。

图6为本发明实施例1上位错垫块、下位错垫块简图。

图1附图说明：1.虎钳、2.工件

图2附图说明：3.支撑座、4.内六角螺栓、5.下位错垫块、6.上位错垫块

图3附图说明：7.爪座、8.传力轴、9.弹簧、10.测力仪

图4附图说明：11.连接杆、12.刀柄、13.加工中心主轴

图5附图说明：8.传力轴

图6附图说明：5.下位错垫块、6.上位错垫块

具体实施方式

实施例1

一种试验用超声滚压工件2辅助调平装置，整体结构如图1-6所示，包括支撑调节机构、测力机构。

支撑调节机构包括支撑座3,支撑座3设有三个相互独立且高度可调的支撑件,三个支撑件的顶端共同用于支撑工件2的下表面。三个支撑件的顶端形成三点共面，调整三个支撑件顶端的不同高度，即可调整工件2相对于水面的倾斜度。

测力机构包括爪座7,爪座7设有三个通孔,三个通孔与爪座7的轴线平行,每个通孔从上到下设置依次抵接的测力仪10、弹簧9、传力轴8；测力仪10与爪座7固定，传力轴8向下露出爪座7以能够与工件2上表面接触。测力机构可以通过传力轴8传递力，检测工件2上表面三点受力的大小，通过测力仪10显示出来，判断工件2表面受力是否一致，从而判断工件2是否调平。

测力机构还设置连接杆11，连接杆11下部安装于爪座7上部开设的中心孔，连接杆11与中心孔同轴并配合固定；连接杆11上部能够固定安装于机床加工中心主轴13的刀柄12。由于安装后连接杆11与爪座7的轴线、主轴轴线平行，能够保证爪座7处于水平。

在支撑调节机构的具体结构中，支撑座3本体为环形凹槽,环形凹槽中心具有导向柱,三个高度可调的支撑件设置在环形凹槽,以导向柱轴线为轴呈环形阵列布置，并能够沿导向柱轴线移动。

支撑件能够沿导向柱轴线移动的方式，具体为支撑件包括上位错垫块6、下位错垫块5，上位错垫块6与下位错垫块5之间通过斜面接触，上位错垫块6设置导向凸起条，在导向柱一定设置导向槽与导向凸起条配合，顶端具有凸起作为支点用以支撑工件2底面；同时在环形凹槽的外槽壁沿周向均匀设置三个螺纹通孔，并配置螺栓；螺栓垂直导向柱轴线，一端与下位错垫块5抵接，另一端露出环形凹槽的外槽壁。当拧动螺栓时，下位错垫块5在水平方向的移动转化为上位错垫块6在竖直方向的移动。为了能使下位错垫块5复位，下位错垫块5与导向柱之间设置有复位弹簧。

其中螺栓采用内六角螺栓4，方便扳手的配套使用。

下面进一步介绍测力机构的结构。

测力机构的爪座7为圆柱状，爪座7设有三个通孔,三个通孔与爪座7的轴线平行,每个通孔从上到下设置依次抵接的测力仪10、弹簧9、传力轴8，传力轴8向下露出爪座7以能够与工件2上表面接触，通过传力轴8传递力来测量工件2表面受力大小是否一致。

测力仪10采用传感器类测力仪10，具体型号为：NT-LCM，量程为20N,精度为0.02N，能够保证判断精度。

爪座7底端在通孔位置分别设置套管，套管与通孔同轴，并与传力轴8下部配合。套管内径与通孔内径一致。传力轴8从上到下具有顶端片、传力杆、锥形件；顶段片为圆形，外径与通孔内径相配合，上端与弹簧9接触；锥形件下端穿过套管；锥形件最大外径与套筒内径配合。从而保证传力轴8在通孔内的传力的方向为轴向。

连接杆11下部安装于爪座7上部开设的中心孔，连接杆11与中心孔同轴并过盈配合固定，有利于保持同轴的稳定性。

连接杆11上部能够固定安装于机床加工中心主轴13的刀柄12。由于安装后连接杆11与爪座7的轴线、主轴轴线平行，能够保证爪座7处于水平。

工作原理：

使用时，支撑调节机构安装在虎钳1下方的机架，测力机构在工件2上方安装在机床主轴的刀柄12。通过爪座7的传力轴8延伸出的三个圆柱凸台下端面与工件2表面接触，传力轴8将受到上座的压力通过弹簧9传给测力仪10的变盘，仪表盘上的数值反映出传力轴8的受力大小，当三个测力仪10变盘显示的数值相同时，表明工件2表面呈水平状态，保持工件2的位置进行锁紧后方可进行滚压。当三个传力轴8受到的力不同时，表明工件2表面尚未水平。

根据数值的大小，确定需要调整测力仪对应的内六角螺栓。通过基座的上位错垫块、下位错垫块进行调整，上下位错垫块能够将下垫块受到水平的力转化为上垫块竖直方向的力，实现方式是旋紧基座外侧的内六角螺栓4，从而使较低的工件2表面得到提升，经过调整后，能够在较短的时间内使工件2表面达到水平，然后将工件2夹紧，完成后可以进行超声滚压操作，提高精度同时节约了时间，提高了效率。

实施例2

本发明第二个实施例提供一种试验用超声滚压工件2调平方法，其特征在于，利用如权利要求1-8任一项的试验用超声滚压工件2辅助调平装置，步骤如下：

步骤一：预安装支撑调节机构安装,将支撑调节机构安装在机床虎钳1下方的机架，导向柱朝向机床刀柄12；

步骤二：放置工件2，调整机床虎钳1对工件2预夹紧；

步骤三：安装测力机构,将测力机构放置于与工件2表面，调整机床加工中心主轴13，使连接杆11安装在机床加工中心主轴13的刀柄12,此时,连接杆11与机床加工中心主轴13同轴，弹簧9处于压缩状态。

步骤四：放松机床虎钳1，观察测力机构的三个测力仪10读数是否一致，若一致则工件2已调平；

若三个测力仪10读数不一致，调整内六角螺栓4，使三个测力仪10读数一致。

步骤五：拧紧机床虎钳1，控制机床使测力机构离开工件2。

在步骤四中，调整内六角螺栓4，使三个测力仪10读数一致的方法为：

调整读数最小的测力仪10对应的内六角螺栓44，使其读数与其他测力仪10中的一个读数一致；

调整剩余一个不同读数的测力仪10对应的内六角螺栓4，使其对应的测力仪10与其他两个读数一致。

在本实施例中，由于支撑调节机构为预安装，调平时不用在进行安装，测力机构由机床调整固定，固定后不用再调整，虎钳1的操作与调平操作进行了步骤分离。实际调平过程中，操作者主要精力放在调整内六角螺栓4和观察测力仪10读数即可，一个人操作完全可以实现，降低了难度，节约了人力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于， 包括:

支撑调节机构,包括支撑座,所述支撑座设有三个相互独立且高度可调的支撑件,所述三个支撑件的顶端共同用于支撑工件的下表面;

所述支撑座本体为环形凹槽,中心具有导向柱,三个所述高度可调的支撑件设置在所述环形凹槽,以导向柱轴线为轴呈环形阵列布置，并能够沿导向柱轴线移动；

每个所述支撑件包括上错位垫块、下错位垫块，上错位垫块与下错位垫块之间通过斜面接触；

所述上错位垫块设置导向凸起条，在导向柱一定设置导向槽与所述导向凸起条配合，顶端具有凸起作为支点用以支撑工件底面；

在所述环形凹槽的外槽壁沿周向均匀设置三个螺纹通孔，并配置螺栓；所述螺栓垂直所述导向柱轴线，一端与所述下错位垫块抵接，另一端露出环形凹槽的外槽壁；

测力机构,包括爪座,所述爪座设有三个通孔,所述三个通孔与爪座的轴线平行,每个所述通孔从上到下设置依次抵接的测力仪、弹簧、传力轴；所述测力仪与爪座固定，所述传力轴向下露出爪座以能够与工件上表面接触；

所述测力机构还设置连接杆，所述连接杆下部安装于所述爪座上部开设的中心孔，连接杆与所述中心孔同轴并配合固定;连接杆上部能够固定安装于机床加工中心主轴的刀柄。

2.如权利要求1所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于，所述螺栓采用内六角螺栓。

3.如权利要求1所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于，所述爪座为圆柱状，爪座底端在通孔位置分别设置套管，所述套管与所述通孔同轴，并与所述传力轴下部配合。

4.如权利要求3所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于，所述套管内径与所述通孔内径一致。

5.如权利要求3所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于，所述传力轴从上到下具有顶端片、传力杆、锥形件；

所述顶端片为圆形，外径与所述通孔内径相配合，上端与所述弹簧接触；

所述锥形件下端穿过所述套管。

6.如权利要求5所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，其特征在于，所述锥形件最大外径与所述套管内径配合。

7.一种试验用超声滚压工件调平方法，其特征在于，利用如权利要求1-6任一项所述的试验用超声滚压工件辅助调平装置，步骤如下：

步骤一：预安装支撑调节机构安装,将支撑调节机构安装在机床虎钳下方的机架，导向柱朝向机床刀柄;

步骤二：放置工件，调整机床虎钳对工件预夹紧;

步骤三：安装测力机构,将测力机构放置于与工件表面，调整机床加工中心主轴，使连接杆安装在机床加工中心主轴的刀柄,此时,连接杆与机床加工中心主轴同轴，弹簧处于压缩状态；

步骤四：放松机床虎钳，观察测力机构的三个测力仪读数是否一致，若一致则工件已调平；

若三个测力仪读数不一致，调整内六角螺栓，使三个测力仪读数一致。

8.如权利要求7所述的试验用超声滚压工件调平方法，其特征在于，在步骤四中，调整内六角螺栓，使三个测力仪读数一致的方法为：

调整读数最小的测力仪对应的内六角螺栓，使其读数与其他测力仪中的一个读数一致；

调整剩余一个不同读数的测力仪对应的内六角螺栓，使其对应的测力仪与其他两个读数一致。

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