CN113832318B - 一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置及方法，所述加工辅助装置包括超声滚压工具头，超声滚压工具头的底部设置有第一移动机构，第一移动机构的底部设置有旋转机构，旋转机构的底部设置有第二移动机构；所述加工辅助装置还包括数控系统；所述加工辅助装置在加工曲率变化的弧形回转曲面时，数控系统驱动第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，以驱动超声滚压工具头的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置，保证加工过程中超声滚压工具头始终以正压力连续滚压工件。本发明能够对变直径回转类零件的过渡段曲面进行表面光整和强化，提高了工件表面质量和使用寿命，解决了变直径零件表面加工一致性问题。

Description

一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及超声滚压加工技术领域，尤其是涉及一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置及方法。

背景技术

传统表面纳米化多采用机械处理法，利用剧烈的塑性变形(SPD)使材料表面生成高强度、高硬度的纳米层，但其表面粗糙度高且存在严重集中的应力变形。超声表面滚压(USRP)纳米化技术中，滚压头按照预定路线处理材料表面，能同时改善表面粗糙度、强度、硬度。USRP会引起晶体缺陷反复湮灭与再生，高位错能材料以“位错分割”方法细化晶粒至纳米量级。结合国内外现状，联合晶粒细化机理分析USRP处理前后材料性能的变化，包括表面粗糙度、残余应力分布、耐腐蚀性能、抗疲劳性能和耐磨损性能等都有一定的改善。但大多数USRP的研究和应用都是基于直径不变的棒料或特定尺寸的板材，对截面直径变化的棒料USRP加工研究装置较少。

超声振动产生装置是由超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头等组成。超声波发生器将交流电转换成高频电振动信号，在换能器的作用下转为同频的机械振动，通过变幅杆带动工具头进行高频冲击运动，工件表面由于多次冲击产生塑性变形，且在多次冲击下其变形量达到稳定。超声滚压加工技术是一种将超声振动冲击与静载滚压相结合的表面强化技术，在滚压力与超声冲击的结合下工件表层产生塑性流动，粗糙度降低，工件表层残余应力分布得到改善，从而使工件的表面性能得到改善，其抗腐蚀和耐磨性明显增强。

因此，综合考虑超声振动加工表面织构存在的问题和超声滚压的特点，如何提出一种既能加工直径不变的表面，又能对直径变化的表面进行强化的装置具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提出一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置及方法，以解决目前超声表面滚压纳米技术无法对截面直径变化的棒料进行加工的问题，实现变截面棒料的超声滚压加工，针对棒料弧形过渡段不同的曲面类型和几何尺寸，编写参数化数控加工程序进行加工，操作方便，从而保证了超声滚压加工表面的一致性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，包括用于对弧形过渡段回转曲面进行光整加工的超声滚压工具头，超声滚压工具头的底部设置有用于驱动超声滚压工具头线性移动的第一移动机构，第一移动机构的底部设置有用于驱动第一移动机构和超声滚压工具头在水平面内转动的旋转机构，旋转机构的底部设置有安装在车床刀架上用于驱动旋转机构、第一移动机构和超声滚压工具头线性移动的第二移动机构；所述加工辅助装置从加工与柱面相切过渡到加工固定曲率的弧形回转曲面时，第一移动机构和第二移动机构同速反向运动以驱动超声滚压工具头的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置；所述加工辅助装置还包括数控系统，第一移动机构、旋转机构、第二移动机构和车床Z轴伺服电机的受控端分别连接于数控系统驱动器的输出端；所述加工辅助装置在加工曲率变化的弧形回转曲面时，数控系统驱动第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，以驱动超声滚压工具头的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置，实现超声滚压工具头始终以正压力作用于工件。

进一步优化技术方案，所述第一移动机构包括设置在旋转机构顶端的转台底座、两端分别转动设置在转台底座上的上丝杠以及与上丝杠螺纹配装并带动超声滚压工具头进行直线运动的上丝杠螺母，上丝杠螺母的顶端设置有定位有超声滚压工具头的上滑台；所述上丝杠的两端支撑在与转台底座一体的轴承座上，上丝杠通过上丝杠联轴器连接设置有第一伺服电机，第一伺服电机的受控端连接于数控系统的输出端。

进一步优化技术方案，所述上滑台的底部连接有上导轨滑块，上导轨滑块滑动装配在设置于转台底座顶面两侧的上导轨上。

进一步优化技术方案，所述旋转机构包括箱体形下滑台、与箱体形下滑台转动连接并带动转台底座旋转的蜗轮轴、与蜗轮轴固定连接的蜗轮、与蜗轮啮合运动的蜗杆以及安装在箱体形下滑台侧壁上的转台伺服电机，转台伺服电机的输出轴端与蜗杆相连接，转台伺服电机的受控端连接于数控系统的输出端。

进一步优化技术方案，所述第二移动机构包括安装在车床刀架上的支撑座、两端分别转动设置在支撑座上的下丝杠以及与下丝杠螺纹配装并固定在箱体形下滑台底部的下丝杠螺母，下丝杠通过下丝杠联轴器连接设置有第二伺服电机，第二伺服电机的受控端连接于数控系统的输出端。

进一步优化技术方案，所述箱体形下滑台的底部还固定设置有下导轨滑块，下导轨滑块与固定于支撑座顶面两侧的下导轨滑动配装。

一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，其特征在于，该方法基于所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置进行，包括以下步骤：

A、确定工件上各弧形过渡段的曲面类型、各弧形过渡段的曲率半径和圆弧角；

B、对于半径固定的圆柱面，将有一定静压力的超声滚压工具头径向靠近工件，开启超声发生器后沿Z轴从右向左进给实现对工件表面的滚压加工；

C、对以圆弧变化的工件过渡段的表面，根据弧形曲率半径，通过数控系统控制第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，实时变化超声滚压工具头的圆弧旋转中心，使超声滚压工具头圆弧旋转中心的变化与弧形过渡段的曲率半径相一致，并控制超声滚压工具头以特定的速度旋转，来实现弧形过渡段工件的超声滚压表面加工。

进一步优化技术方案，对应与圆柱面相切的固定曲率的弧形回转曲面，超声滚压工具头圆弧旋转中心的移动通过第一伺服电机与第二伺服电机同速反向旋转实现。

进一步优化技术方案，在对曲率变化的弧形过渡段工件进行加工前，首先利用有限元法将弧分割成有限个小弧，然后再按照所述步骤C的方法进行加工。

进一步优化技术方案，对应曲率变化的弧形回转曲面，超声滚压工具头圆弧旋转中心的移动通过第一伺服电机、第二伺服电机及车床Z轴伺服电机以速度和位移三角形对应的运动关系实现。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明主要为了对变直径回转类零件的过渡段曲面进行表面光整和强化，提高工件表面质量和使用寿命，实现变直径零件表面加工的一致性。本发明对生物医学、航空航天、汽车等领域中回转型变截面零件的研究和应用提供一种辅助加工装置，对圆弧过渡段表面性能的改善、变截面超声滚压具有巨大的发展潜力。本发明整体为双丝杠设计，可满足气动超声滚压装置的应用，不仅可对直径不变的棒料表面进行滚压强化，还可以对有固定或变化曲率的圆弧过渡段棒料表面进行滚压强化，对于不同类型的表面，只需编写不同的参数化数控加工程序，对于同类型的表面，只是几何尺寸不同，更改参数化数控程序的参数值即可，经济实用，且便于整机的维护保养，当个别部件损坏时，可方便快捷地对其进行维修、更换。

本发明在进行超声振动滚压加工时，由于超声滚压工具头固定在上滑台上，上滑台与上丝杠螺母和上导轨滑块固定，转台底座与蜗轮轴紧配合，并由蜗轮轴带动与蜗轮同速旋转，蜗轮与蜗杆的啮合运动通过转台伺服电机驱动，箱体形下滑台上下两部分通过四个角上的连接螺栓固定后底部与下丝杠螺母连接，传输高效稳定，通过滚压球对旋转工件的超声冲击，对工件进行表面改性和强化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置的结构简图；

图2是本发明一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置的结构示意图；

图3是本发明一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置中上丝杠与下丝杠之间呈一定夹角φ时的俯视结构示意图；

图4是本发明待加工工件为弧形过渡段曲率固定的Ⅰ型曲面的示意图；

图5是本发明待加工工件为弧形过渡段曲率变化的Ⅱ型曲面的示意图；

图6是本发明Ⅰ型曲面与超声滚压工具头的位置关系示意图；

图7是本发明Ⅱ型曲面与超声滚压工具头的位置关系示意图；

图8是本发明超声滚压工具头与Ⅰ型曲面的滚压运动关系示意图；

图9是本发明超声滚压工具头与Ⅱ型曲面的滚压运动关系示意图；

图10是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心的运动几何关系图；

图11是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₁到O₂移动的几何关系图；

图12是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₁到O₂移动的速度矢量关系图；

图13是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₁到O₂移动的位移矢量关系图；

图14是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₂到O₃移动的几何关系图；

图15是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₂到O₃移动的速度矢量关系图；

图16是本发明超声滚压工具头圆弧旋转中心从O₂到O₃移动的位移矢量关系图。

其中：1、超声滚压工具头；2、工具头座；3、上滑台；4、上丝杠螺母；5、上导轨滑块；6、上丝杠；7、上导轨；8、第一伺服电机；9、转台伺服电机；10、下导轨滑块；11、下导轨；12、下丝杠；13、支撑座；14、第二伺服电机；15、下丝杠联轴器；16、下丝杠轴承；17、蜗杆；18、下丝杠螺母；19、蜗轮轴；20、圆锥滚子轴承；21、蜗轮；22、定位套筒；23、箱体形下滑台；24、连接螺栓；25、转台底座；26、上丝杠轴承端盖；27、上丝杠轴承；28、轴承座；29、滚压球；30、滚压球中心的滚压路径；31、变截面工件。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。

一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，结合图1至图3所示，包括超声滚压工具头1、第一移动机构、旋转机构、第二移动机构和数控系统。第一移动机构、旋转机构、第二移动机构和车床Z轴驱动机构的受控端分别连接于数控系统的输出端。

车床Z轴驱动机构为车床已有的结构，通过Z轴伺服电机驱动进行直线运动，Z轴伺服电机的受控端连接于数控系统的输出端。

超声滚压工具头1安装在加工辅助装置的最上方，由第一移动机构带动做直线运动，或者由旋转机构带动旋转一定角度，圆弧旋转中心O只能在超声滚压工具头1的轴线方向上移动，如图3所示，超声滚压工具头1前端的滚压球29用于对弧形过渡段回转曲面进行超声冲击和滚压光整加工，该装置最下部的支撑座侧翼板通过其他辅助件安装在车床刀架上，实现弧形过渡段的超声滚压加工。

第一移动机构设置在超声滚压工具头1的底部，用于驱动超声滚压工具头1线性移动。

第一移动机构包括转台底座25、第一伺服电机8、上丝杠6、上丝杠轴承27、上丝杠轴承端盖26、上丝杠螺母4、上滑台3、上导轨滑块5和上导轨7。转台底座25设置在旋转机构顶端，在旋转机构的驱动下进行旋转，转台底座25的左右两侧固定设置有轴承座28。上丝杠6的两端分别通过滚动轴承设置在转台底座25的轴承座上，上丝杠螺母4与上滑台3通过螺栓固定配装，上丝杠螺母4与上丝杠6螺纹配装，滚动接触。本发明中的超声滚压工具头1通过螺栓与上滑台3连接，对超声滚压工具头1进行定位。上丝杠6的其中一端伸出轴承座通过上丝杠联轴器与第一伺服电机8连接，第一伺服电机8的受控端连接于数控系统的输出端。

当上丝杠6旋转时能够驱动上丝杠螺母4和上滑台3线性同步移动，进而带动超声滚压工具头1线性移动。

上滑台3的底部固定设置有上导轨滑块5，上导轨滑块5滑动配装设置在固定于转台底座25顶面两侧的上导轨7上。本发明中设置的上导轨滑块5、上导轨7，使得上滑台3和超声滚压工具头1的移动更加平稳。

旋转机构设置在第一移动机构的底部，用于驱动第一移动机构和超声滚压工具头1在水平面内转动。

旋转机构包括箱体形下滑台23、蜗轮轴19、蜗轮轴两端的圆锥滚子轴承20、蜗轮21、蜗杆17、转台伺服电机9。

箱体形下滑台23与转台底座25之间通过蜗轮轴和键连接，上端的定位套筒22对蜗轮轴轴向定位，保证转台底座25能够正常旋转。本发明中的箱体形下滑台23即为蜗轮蜗杆箱。

本发明中的箱体形下滑台23为上下分体结构，通过4个角上的连接螺栓24连接，便于蜗轮蜗杆的安装。转台底座25的底部设置有带键槽的孔，与蜗轮轴的上端通过键配装，转台底座25的底面与轴承之间通过套筒轴向定位。转台伺服电机9通过法兰固定安装在箱体形下滑台23的侧壁上，通过联轴器连接蜗杆旋转。转台伺服电机9的受控端连接于数控系统的输出端。

第二移动机构设置在旋转机构的底部，安装在车床上，用于驱动旋转机构、第一移动机构和超声滚压工具头1线性移动，第一移动机构和第二移动机构同速反向驱动超声滚压工具头1移动，进而在对不同段回转曲面进行加工时，能够保证圆弧旋转中心移动，而超声滚压工具头1与工件的接触点位置不变，保证加工的连续性。

第二移动机构包括下导轨滑块10、下导轨11、下丝杠12、支撑座13、第二伺服电机14、下丝杠螺母18。支撑座13的侧翼板安装在车床刀架上，支撑座13沿下丝杠轴向两侧固定设置有轴承座，下丝杠12的简支端通过轴承座上的滚动球轴承支撑，固定端通过一对角接触球轴承支撑和传递轴向和径向力。下丝杠螺母18与下丝杠12螺纹配装，并固定在箱体形下滑台23的底部。下丝杠12的一端伸出下丝杠轴承16并通过下丝杠联轴器15连接设置有第二伺服电机14，第二伺服电机14的受控端连接于数控系统的输出端。加工辅助装置在加工与柱面相切、固定曲率的弧形回转曲面时，第一伺服电机8与第二伺服电机14同速反向旋转，以驱动超声滚压工具头1的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置。

箱体形下滑台23的底部固定设置有下导轨滑块10，下导轨滑块10滑动配装设置在固定于支撑座13顶面两侧的下导轨11。本发明中设置的下导轨滑块10、下导轨11使得下丝杠螺母18的移动更加平稳。

本发明中，加工不同段回转曲面需要圆弧旋转中心移动，驱动第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，以实现超声滚压工具头1与工件的接触点位置不变。通过卧式数控车床配置的FUNUC六轴数控和驱动系统，驱动工件和旋转平台旋转，第一移动机构、第二移动机构及Z轴移动。

一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，包括以下步骤：

A、确定工件上弧形过渡段的类型以及各弧形过渡段的曲率半径和圆弧角。

B、本发明中的支撑座13可以安装在常规卧式数控车床刀架的刀具安装部位。通过手动移动车床X轴辅助有静压力的超声滚压工具头径向靠近工件，并通过气压阀和压力传感器保持静压力稳定，开启超声发生器后沿Z向从右向左进给对工件表面进行滚压加工。

C、对以圆弧变化的工件过渡段的表面进行滚压加工时，根据弧形曲率半径，通过数控系统控制第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，实时变化超声滚压工具头的圆弧旋转中心，使超声滚压工具头圆弧旋转中心的变化与弧形过渡段的曲率半径相一致，并控制超声滚压工具头以特定的速度旋转，来实现弧形过渡段工件的表面超声滚压加工。

本发明通过数控系统集成控制各伺服电机来实现弧形过渡段的超声滚压加工。当施加特定静压力的超声滚压工具头接触到被加工曲面时，通过各个伺服电机的相互配合，实现旋转中心的移动，再通过竖直方向的伺服电机旋转对应的圆弧角来实现弧形过渡段的超声滚压加工。同理，若被加工曲面是由不同曲率的弧形回转面(即曲率变化的弧形过渡段)组成，则利用有限元法将弧分割成若干个小弧，然后用以上方法控制本装置进行变曲率弧形曲面超声滚压加工。在调整超声滚压工具头的圆弧旋转中心时，第一伺服电机8与第二伺服电机14同速反向旋转，以实现超声滚压工具头圆弧旋转中心的变化，保证超声滚压工具头连续滚压。下面结合实施例对本发明进行说明。

1、圆弧旋转中心移动的必要性

当需要超声滚压加工如图4所示与圆柱面相切的固定曲率的弧形回转曲面(简称Ⅰ型曲面)时，为了确保滚压的一致性，需要将装置的旋转中心移动到弧形过渡段对应的圆心处，然后以r为半径旋转控制超声滚压工具头以一定的速度运动来实现加工。当需要超声滚压加工如图5所示曲率变化的弧形回转曲面(简称Ⅱ型曲面)时，为了确保滚压的一致性，需要实时调整滚压设备的旋转中心使其与工件弧形所在圆的圆心相一致，并控制滚压设备以变化的速度旋转来实现加工。综上所述，需要设计一个旋转中心能够移动的装置，保证超声滚压工具头作用到曲面任意位置都是正压力。

2、圆弧旋转中心的运动轨迹

1)运动关系

在超声滚压加工时，Ⅰ型和Ⅱ型曲面与超声滚压工具头的位置关系分别如图6和图7所示。

Ⅰ型曲面运动关系如图8所示，以速度V滚压圆柱面部分，到a点时，上下丝杠同速反向运动调节旋转中心到O点，再以ω的角速度旋转θ₁的角度，完成a到b段固定曲率圆弧的超声滚压加工。其中弧形过渡段的滚压角速度：

(V固定不变，r为弧形段固定的曲率半径)。

Ⅱ型曲面运动关系如图9所示，以速度V滚压圆柱面部分，则变曲率圆弧部分超声滚压角速度：

(V可设定，r(x)为弧形段变化的曲率半径，若分为n段，x可取1，2，3，…，n)。图9中，滚压球头中心的滚压路径用序号“30”表示，变截面工件用序号“31”表示。

2)运动分析

如图10所示，滚压加工到a点时，调节圆弧旋转中心到O₁点，以ω₁的角速度逆时针旋转θ₁的角度，完成a到b曲面段的超声滚压加工。

滚压加工到b点时，调节圆弧旋转中心到O₂点，以ω₂的角速度逆时针旋转θ₂的角度，完成b到c曲面段的超声滚压加工。

滚压加工到c点时，调节圆弧旋转中心到O₃点，以ω₃的角速度顺时针旋转θ₃的角度，完成c到d曲面段的超声滚压加工。

以此类推，工件的轮廓曲线可以分为有限个不同曲率的圆弧，得以加工。

其中，圆弧部分的滚压角速度：

(V可设定，曲率半径r(x)＝R₁、R₂、R₃、...、R_n，i＝1、2、3、...、n)。

3)圆弧旋转中心移动说明

圆弧旋转中心从O₁到O₂时，需要该加工辅助装置的上丝杠、下丝杠及车床的Z轴三轴联动来实现超声滚压工具头以正压力作用于工件且连续加工，三个运动之间存在几何关系三角形、速度矢量三角形、位移矢量三角形。如图11所示，在几何关系三角形O₁O₂e中，存在如图12所示的速度矢量三角形关系：

V_下＝V_上cosθ₁，V_Z＝V_上sinθ₁

因为三轴联动运动时间t₁相同，即

所以由图13所示的位移矢量关系得：

再通过数控编程控制各个轴的伺服电机来实现圆弧旋转中心从O₁移动到O₂。

同理，圆弧旋转中心从O₂到O₃时，如图14所示，在几何关系三角形O₂O₃f中，存在如图15所示的速度矢量三角形关系：

V_下＝V_上cos(θ₁+θ₂)，V_Z＝V_上sin(θ₁+θ₂)

因为三轴联动运动时间t₂相同，即

由图16所示的位移矢量三角形关系得：

再通过数控编程控制各个轴的伺服电机来实现圆弧旋转中心从O₂移动到O₃。

以此类推，其他旋转中心的移动也都遵循几何关系三角形、速度矢量三角形和位移矢量三角形，由此可对圆弧旋转中心移动，实现各弧形过渡段的超声滚压加工。

本发明采用双丝杠系统及旋转机构组成的超声滚压辅助装置如图1所示。双丝杠系统和旋转平台分别由伺服电机控制，需要调整旋转中心时，各伺服电机遵循上述运动关系，保证超声滚压工具头滚压工件时，旋转中心能够随曲率半径的变化移动。

本发明装置的机构如图2、3所示：图2为机构主视图，图3为机构俯视图。

本发明的工作原理为：

在滚压加工中，要保证超声滚压工具头作用到工件上的是正压力，当被加工部分为Ⅰ型曲面时，加工完直线部分后，需要第一伺服电机8和第二伺服电机14同速反向旋转，实现移动圆弧旋转中心到对应的圆心处，由转台伺服电机9驱动转台底座25以r为半径、以一定的速度旋转实现加工。

当被加工部分为Ⅱ型曲面时，工件的圆弧过渡段半径变化，为了确保滚压的一致性，第一伺服电机、第二伺服电机14及Z轴伺服电机以速度和位移三角形关系配合运动，实现旋转中心移动到工件圆弧对应圆心的位置，并由转台伺服电机9控制转台底座25以一定的速度旋转来实现加工。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，包括用于对弧形过渡段回转曲面进行光整加工的超声滚压工具头(1)，超声滚压工具头(1)的底部设置有用于驱动超声滚压工具头(1)线性移动的第一移动机构，第一移动机构的底部设置有用于驱动第一移动机构和超声滚压工具头(1)在水平面内转动的旋转机构，旋转机构的底部设置有安装在车床刀架上用于驱动旋转机构、第一移动机构和超声滚压工具头(1)线性移动的第二移动机构；所述加工辅助装置从加工与柱面相切过渡到加工固定曲率的弧形回转曲面时，第一移动机构和第二移动机构同速反向运动以驱动超声滚压工具头(1)的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置；所述加工辅助装置还包括数控系统，第一移动机构、旋转机构、第二移动机构和车床Z轴伺服电机的受控端分别连接于数控系统驱动器的输出端；所述加工辅助装置在加工曲率变化的弧形回转曲面时，数控系统驱动第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，以驱动超声滚压工具头(1)的旋转中心移动到圆弧所在圆的圆心位置，实现超声滚压工具头(1)始终以正压力作用于工件；

所述超声滚压工具头(1)的前端设置有滚压球(29)，滚压球(29)用于对弧形过渡段回转曲面进行超声冲击和滚压光整加工。

2.根据权利要求1所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，所述第一移动机构包括设置在旋转机构顶端的转台底座(25)、两端分别转动设置在转台底座(25)上的上丝杠(6)以及与上丝杠(6)螺纹配装并带动超声滚压工具头(1)进行直线运动的上丝杠螺母(4)，上丝杠螺母(4)的顶端设置有定位有超声滚压工具头(1)的上滑台(3)；所述上丝杠(6)的两端支撑在与转台底座(25)一体的轴承座上，上丝杠(6)通过上丝杠联轴器连接设置有第一伺服电机(8)，第一伺服电机(8)的受控端连接于数控系统的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，所述上滑台(3)的底部连接有上导轨滑块(5)，上导轨滑块(5)滑动装配在设置于转台底座(25)顶面两侧的上导轨(7)上。

4.根据权利要求2所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，所述旋转机构包括箱体形下滑台(23)、与箱体形下滑台(23)转动连接并带动转台底座(25)旋转的蜗轮轴(19)、与蜗轮轴(19)固定连接的蜗轮(21)、与蜗轮(21)啮合运动的蜗杆(17)以及安装在箱体形下滑台(23)侧壁上的转台伺服电机(9)，转台伺服电机(9)的输出轴端与蜗杆(17)相连接，转台伺服电机(9)的受控端连接于数控系统的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，所述第二移动机构包括安装在车床刀架上的支撑座(13)、两端分别转动设置在支撑座(13)上的下丝杠(12)以及与下丝杠(12)螺纹配装并固定在箱体形下滑台(23)底部的下丝杠螺母(18)，下丝杠(12)通过下丝杠联轴器连接设置有第二伺服电机(14)，第二伺服电机(14)的受控端连接于数控系统的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置，其特征在于，所述箱体形下滑台(23)的底部还固定设置有下导轨滑块(10)，下导轨滑块(10)与固定于支撑座(13)顶面两侧的下导轨(11)滑动配装。

7.一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1至6任意一项所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工辅助装置进行，包括以下步骤：

A、确定工件上各弧形过渡段的曲面类型、各弧形过渡段的曲率半径和圆弧角；

B、对于半径固定的圆柱面，将有一定静压力的超声滚压工具头径向靠近工件，开启超声发生器后沿Z轴从右向左进给实现对工件表面的滚压加工；

C、对以圆弧变化的工件过渡段的表面，根据弧形曲率半径，通过数控系统控制第一移动机构、第二移动机构和车床Z轴联动，实时变化超声滚压工具头的圆弧旋转中心，使超声滚压工具头圆弧旋转中心的变化与弧形过渡段的曲率半径相一致，并控制超声滚压工具头以特定的速度旋转，来实现弧形过渡段工件的超声滚压表面加工。

8.根据权利要求7所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，其特征在于，对应与圆柱面相切的固定曲率的弧形回转曲面，超声滚压工具头圆弧旋转中心的移动通过第一伺服电机(8)与第二伺服电机(14)同速反向旋转实现。

9.根据权利要求7所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，其特征在于，在对曲率变化的弧形过渡段工件进行加工前，首先利用有限元法将弧分割成有限个小弧，然后再按照所述步骤C的方法进行加工。

10.根据权利要求7所述的一种弧形过渡段回转曲面超声滚压加工方法，其特征在于，对应曲率变化的弧形回转曲面，超声滚压工具头圆弧旋转中心的移动通过第一伺服电机(8)、第二伺服电机(14)及车床Z轴伺服电机以速度和位移三角形对应的运动关系实现。

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