CN114480827A - 一种齿轮类零件超声喷丸强化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，包括：工作台，安装有旋转驱动机构；旋转台，与旋转驱动机构连接以能够相对工作台旋转，旋转台上安装有超声发生器；安装于旋转台的超声换能器，能够随旋转台同步旋转；超声振动变幅杆，底端与超声换能器连接，顶端用于装夹工件，用于将超声换能器发出的超声振动传递给工件。本发明配合传统喷丸装备即可实现对待处理零件的超声喷丸强化处理，喷丸不需要施加超声振动，使得喷丸速度不受影响，提高喷丸速度，喷丸撞击力量足够，强化效率高；旋转台带动超声振动变幅杆以及工件做旋转运动，实现对复杂表面的加工，并且获得均匀的表面强化层。

Description

一种齿轮类零件超声喷丸强化装置

技术领域

本发明涉及喷丸加工领域，特别是涉及一种齿轮类零件超声喷丸强化装置。

背景技术

喷丸作为机械加工中的重要后处理步骤，是提高零件抗疲劳性的重要手段。目前，一些高端机械产品的使用寿命不长，可靠性不高的问题十分严重，特别在航空、船舶、矿山机械等对机械性能要求极高的场合，提高关键零部件的疲劳强度和寿命有着重要的意义。在目前在齿轮的制造中，齿轮经过机加工后，往往要进行渗碳处理和喷丸强化处理的后处理工序。因为齿轮在去除材料加工中，其表面及次表面会产生残余拉应力，导致其在后续实际工作中疲劳裂纹扩展速率变快，进而影响齿轮的疲劳寿命。通过齿轮的喷丸处理，可在齿面产生一定厚度的冷作硬化层，抵消不良拉应力，延缓裂纹形成，从而有效增加齿轮的使用寿命。

超声喷丸技术是利用超声波使弹丸产生机械振动，从而驱动金属或陶瓷弹丸对处理表面进行喷丸加工的过程。是在传统喷丸技术的基础上发展起来的一种新型表面强化技术。相较于传统的喷丸方式，超声喷丸能获得更好的强化效果和较深的强化层，其工作设备体积小、能耗低，强化过程中噪声相对较小，同时可有效提高齿轮表面残余应力层深度，降低加工表面粗糙度。因此已经成为材料表面强化技术发展的新方向。

目前，在已公布超声处理技术中，超声喷丸装置多是利用超声振动直接提供喷丸动力或者利用喷丸针击打受喷射表面，这种装置普遍存在以下几点问题：(1)超声振动作用于弹丸，为弹丸提供撞击速度并且产生相对于工件的振动，此类装置存在弹丸速度低、强化效率低下；(2)利用冲击针撞击工件表面加工时，加工效率低难以适应大批量生产，并且复杂零件的表面难会影响撞针的横向移动，凹凸不平的表面有时无法加工；(3)利用喷丸针撞击零件和在密闭喷丸室中驱动弹丸撞击零件都适合用于简单的平面和曲面的加工，并不能对像齿轮类零件等复杂零件进行超声喷丸强化，尤其对于螺旋锥齿轮类零件等复杂曲面更难于加工。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，能够加工齿轮等具有复杂曲面的工件，且不影响喷丸速度。

根据本发明的第一方面实施例的一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，包括：工作台，安装有旋转驱动机构；旋转台，与旋转驱动机构连接以能够相对工作台旋转，所述旋转台上安装有超声发生器；安装于旋转台的超声换能器，能够随旋转台同步旋转；超声振动变幅杆，底端与超声换能器连接，顶端用于装夹工件，用于将超声换能器发出的超声振动传递给工件。

根据本发明实施例的一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，至少具有如下技术效果：超声振动通过超声换能器传递到超声振动变幅杆，经超声振动变幅杆后直接作用于工件，同时配合传统喷丸装备即可实现对待处理零件的超声喷丸强化处理，喷丸不需要施加超声振动，使得喷丸速度不受影响，提高喷丸速度，喷丸撞击力量足够，强化效率高；旋转台带动超声振动变幅杆以及工件做旋转运动，在工件的旋转之下可以将工件的待加工面依次对准喷嘴喷射弹丸方向，实现对复杂表面的加工，并且获得均匀的表面强化层。

根据本发明的一些实施例，还包括支撑板，固定安装于旋转台上方，所述超声换能器安装于支撑板。

根据本发明的一些实施例，还包括支撑杆，所述支撑杆上端与支撑板固定连接，下端与旋转台固定连接。

根据本发明的一些实施例，所述支撑杆上下端均设有连接盘，以分别与支撑板和旋转台固定相连。

根据本发明的一些实施例，所述支撑板中心设有凹槽，所述凹槽中心设有定位孔，所述凹槽固定安装有法兰盘，所述法兰盘底部设有与定位孔适配的定位凸台，所述法兰盘中心设有卡装孔，所述超声换能器设有卡装部，所述卡装部通过过盈配合卡装于卡装孔内。

根据本发明的一些实施例，所述旋转台上中心安装有旋转轴，所述旋转轴能随旋转台同步旋转，所述旋转轴上套装有导电滑环，所述导电滑环包括转子和定子，所述转子能相对定子旋转活动，所述转子通过第一导线与超声发生器电连接，所述定子通过第二导线与外部电源相连。

根据本发明的一些实施例，所述旋转轴中心设有线孔以供第二导线穿过。

根据本发明的一些实施例，所述旋转轴周壁设有用于支撑导电滑环的凸缘。

根据本发明的一些实施例，所述旋转台上设有供旋转轴嵌入的安装孔。

根据本发明的一些实施例，所述旋转台上表面设有供超声发生器嵌入的嵌槽。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的安装结构示意图；

图2是本发明实施例的安装状态分解示意图；

图3是本发明的剖视图；

图4是旋转轴和导电滑环的连接剖视图；

图5是图3的A处放大视图。

附图标记：

工作台100；

旋转台200、超声发生器210、嵌槽211、安装孔220；

超声换能器300、卡装部310；

超声振动变幅杆400、工件401；

支撑板500、凹槽501、定位孔502、法兰盘510、定位凸台511、卡装孔512；

支撑杆600、连接盘610；

旋转轴700、线孔710、凸缘720；

导电滑环800、转子810、第一导线811、定子820、第二导线821。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图5，本发明实施例的一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，包括工作台100、旋转台200、超声换能器300和超声振动变幅杆400。

工作台100安装有旋转驱动机构，旋转驱动机构可以是旋转电机或旋转油缸。旋转台200与旋转驱动机构连接以能够相对工作台100旋转，旋转台200上安装有超声发生器210；超声换能器300安装于旋转台200的，超声换能器300能够随旋转台200同步旋转；超声振动变幅杆400底端与超声换能器300连接，顶端用于装夹工件401，超声振动变幅杆400用于将超声换能器300发出的超声振动传递给工件401。

本发明实施例的一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，超声振动通过超声换能器300传递到超声振动变幅杆400，经超声振动变幅杆400后直接作用于工件，同时配合传统喷丸装备即可实现对待处理零件的超声喷丸强化处理，喷丸不需要施加超声振动，使得喷丸速度不受影响，提高喷丸速度，喷丸撞击力量足够，强化效率高；旋转台200带动超声振动变幅杆400以及工件做旋转运动，在工件的旋转之下可以将工件的待加工面依次对准喷嘴喷射弹丸方向，实现对复杂表面的加工，并且获得均匀的表面强化层。

在本发明的一些实施例中，还包括支撑板500，支撑板500固定安装于旋转台200上方，超声换能器300安装于支撑板500，支撑板500给超声换能器300提供一个安装位置并给超声换能器300足够的竖向安装空间，使得超声换能器300的连接位置可以设置在中部，提高安装稳定性。

在本发明的进一步实施例中，还包括支撑杆600，支撑杆600上端与支撑板500固定连接，下端与旋转台200固定连接，通过支撑杆600将支撑板500架起来，且支撑杆600设有多个以实现多点连接和支撑，提高装置稳定性。

在本发明的一些实施例中，支撑杆600上下端均设有连接盘610，以分别与支撑板500和旋转台200固定相连,连接盘610提高与支撑板500和旋转台200的接触面积，使得连接更加稳定，且连接盘610可设置相应的孔位以通过紧固件与旋转台200和支撑板500固定相连，连接盘610提供较好的连接位置，方便安装。

在本发明的一些具体实施例中，支撑板500中心设有凹槽501，凹槽501中心设有定位孔502，凹槽501固定安装有法兰盘510，法兰盘510底部设有与定位孔502适配的定位凸台511，法兰盘510中心设有卡装孔512，超声换能器300设有卡装部310，卡装部310通过过盈配合卡装于卡装孔512内，定位凸台511与定位孔502配合实现中心定位，凹槽501对法兰盘510也起到一定的限位定位作用，具体的，法兰盘510与凹槽501底壁设有对应的孔位以通过紧固件连接固定。当然在其他实施例中，超声换能器300与法兰盘510的固定连接也可以采用其他形式，如采用紧固件连接固定的方式。法兰盘510、支撑板500和旋转台200为固定相连，超声换能器300通过卡装在法兰盘510以与旋转台200间接连接，从而能对旋转台200同步旋转。

参照图4，在本发明的一些实施例中，旋转台200上中心安装有旋转轴700，旋转轴700能随旋转台200同步旋转，旋转轴700上套装有导电滑环800，导电滑环800包括转子810和定子820，转子810能相对定子820旋转活动，转子810通过第一导线811与超声发生器210电连接，定子820通过第二导线821与外部电源相连。转子810套设在旋转轴700上，可随旋转轴700和旋转台200同步旋转。这样由于与第一导线811相连的转子810和超声发生器210可同步旋转，再加上第二导线821相连的定子820可与转子810具有相对旋转的自由度，使得旋转台200旋转时，线路之间不会产生缠绕干涉，避免产生线路断裂。

另外，超声换能器300与旋转轴700之间具有间隙，以减少超声振动传递至旋转轴700，减少超声振动能量的损耗。

在本发明的一些具体实施例中，旋转轴700中心设有线孔710以供第二导线821穿过，线孔710与旋转台200的旋转中心重叠，使得旋转时，第二导线821不会做大范围的旋转运动，减少线路扭转损坏。

在本发明的一些实施例中，旋转轴700周壁设有用于支撑导电滑环800的凸缘720，凸缘720对导电滑环800起到安装和定位作用，使得装置安装定位准确。

在本发明的一些实施例中，旋转台200上设有供旋转轴700嵌入的安装孔220，通过过盈配合，实现旋转轴700与旋转台200的连接和同步旋转。

在本发明的一些实施例中，旋转台200上表面设有供超声发生器210嵌入的嵌槽211，嵌槽211可对超声发生器210定位，实现超声发生器210的定位安装。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于包括：

工作台(100)，安装有旋转驱动机构；

旋转台(200)，与旋转驱动机构连接以能够相对工作台(100)旋转，所述旋转台(200)上安装有超声发生器(210)；

安装于旋转台(200)的超声换能器(300)，能够随旋转台(200)同步旋转；

超声振动变幅杆(400)，底端与超声换能器(300)连接，顶端用于装夹工件(401)，用于将超声换能器(300)发出的超声振动传递给工件(401)。

2.根据权利要求1所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：还包括支撑板(500)，固定安装于旋转台(200)上方，所述超声换能器(300)安装于支撑板(500)。

3.根据权利要求2所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：还包括支撑杆(600)，所述支撑杆(600)上端与支撑板(500)固定连接，下端与旋转台(200)固定连接。

4.根据权利要求3所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述支撑杆(600)上下端均设有连接盘(610)，以分别与支撑板(500)和旋转台(200)固定相连。

5.根据权利要求2所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述支撑板(500)中心设有凹槽(501)，所述凹槽(501)中心设有定位孔(502)，所述凹槽(501)固定安装有法兰盘(510)，所述法兰盘(510)底部设有与定位孔(502)适配的定位凸台(511)，所述法兰盘(510)中心设有卡装孔(512)，所述超声换能器(300)设有卡装部(310)，所述卡装部(310)通过过盈配合卡装于卡装孔(512)内。

6.根据权利要求2所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述旋转台(200)上中心安装有旋转轴(700)，所述旋转轴(700)能随旋转台(200)同步旋转，所述旋转轴(700)上套装有导电滑环(800)，所述导电滑环(800)包括转子(810)和定子(820)，所述转子(810)能相对定子(820)旋转活动，所述转子(810)通过第一导线(811)与超声发生器(210)电连接，所述定子(820)通过第二导线(821)与外部电源相连。

7.根据权利要求6所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述旋转轴(700)中心设有线孔(710)以供第二导线(821)穿过。

8.根据权利要求6所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述旋转轴(700)周壁设有用于支撑导电滑环(800)的凸缘(720)。

9.根据权利要求6所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述旋转台(200)上设有供旋转轴(700)嵌入的安装孔(220)。

10.根据权利要求1所述的齿轮类零件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述旋转台(200)上表面设有供超声发生器(210)嵌入的嵌槽(211)。

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