CN1329532C - 超声波金属表面加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超声波金属表面加工装置，该装置包括超声波发生器和超声加工装置，超声加工装置是由外壳、压力检测装置、压力显示器、压块、弹簧、压电陶瓷换能器、半波长复合变幅杆、工具头和风机构成，超声波发生器通过外壳上的电源连接端与压电陶瓷换能器相接；外壳上设置有压力检测装置及压力检测装置的压力显示器，在外壳上还设置有一端与压力检测装置相接，另一端与压块相接的弹簧，弹簧与压块相接并通过压块将整个装置固定在车床刀架上，压电陶瓷换能器设置在外壳之中并与半波长复合变幅杆的一端用螺栓紧密连接，在半波长复合变幅杆的节线上设置有凸台，凸台安装在外壳的螺纹端并用螺纹端盖固定在外壳内，半波长复合变幅杆的输出端通过螺栓与工具头紧密连接，外壳的另一端设置有用于压电陶瓷换能器散热的风机。利用该装置对金属表面进行加工可以快速有效的降低加工成本，简化生产工艺，提高生产效率，提升产品的档次。

Description

超声波金属表面加工装置
1、技术领域
本发明涉及一种用超声波对金属表面进行处理的技术，具体地说是一种能提高金属表面的硬度和耐磨性、消除表面微观缺陷、提高表面光洁度、提高疲劳强度的超声波金属表面加工装置。
2、背景技术
传统的提高金属表面硬度和耐磨性的方法就是表面淬火，强力喷丸等，同时降低表面粗糙度Ra值，只有用磨床加工，不仅费时、费力，而且设备投入巨大。
3、发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用金属在常温状态下的冷塑性，运用超声波对金属材料表面进行冲击式的表面光整加工，使金属和合金工件的表面在机械条件下达到预定的表面粗糙度要求的超声波金属表面加工装置，该装置可在普通车床上完成以上两方面的要求，将传统方法的许多工序简化成一个工序完成，显著提高了生产效率，减少了设备投入，降低了生产成本，提升了产品档次。
本发明的目的是按以下方式实现的，该超声波金属表面加工装置，包括超声波发生器和超声加工装置两部分，超声波发生器为现有技术，而超声加工装置则是由外壳、压力检测装置、压力显示器、压块、弹簧、压电陶瓷换能器、半波长复合变幅杆、工具头和风机构成，超声波发生器通过外壳上的电源连接端与压电陶瓷换能器相接；外壳上设置有压力检测装置及压力检测装置的压力显示器用于处理并显示工具头作用在工件上的预压力，在外壳上还设置有一端与压力检测装置相接，另一端与压块相接的弹簧，弹簧与压块相接并通过压块将整个装置固定在车床刀架上，压电陶瓷换能器设置在外壳之中并与半波长复合变幅杆的一端用螺栓紧密连接，在半波长复合变幅杆的节线上设置有凸台，凸台安装在外壳的螺纹端并用螺纹端盖固定在外壳内，半波长复合变幅杆的输出端通过螺栓与工具头紧密连接。由于超声波金属表面加工是在沿加工工件表面法线方向施加超声振动，在一定的预压力下，工具均匀稳定的高速冲击加工件表面，以一定的进给速度通过加工表面，从而使金属表面得到机械冷作硬化，大大提高了加工表面的硬度和耐磨性，显著降低了表面粗糙度Ra值。由于压电陶瓷换能器在工作过程中要产生大量的热量，所以外壳的另一端装有用于压电陶瓷换能器散热的轴流风机。
用该装置对金属表面进行加工时，超声波加工装置通过压块固定在车床刀架上，由适合该超声加工装置使用的超声发生器提供电源，超声加工装置外壳可制成各种形状，工具头可根据所要加工的工件特点做成各种适合的形状。
超声加工装置通过超声发生器产生的超声频振荡电信号，由压力陶瓷换能器转化为超声频纵向机械振动，半波长复合变幅杆将换能器的纵向振动放大后传给工具头，加工时工件的旋转运动为主运动，工具头沿工件轴线方向作进给运动，压力检测装置通过弹簧的变形度测试压力值并在显示器上加以显示，根据显示值调节刀架横向进给量。
本发明的超声波金属表面加工装置和现有技术相比所产生的有益效果是：该装置具有设计合理、结构简单、易于加工、使用方便等特点，利用该装置对金属表面进行加工可以快速有效的降低加工成本，简化生产工艺，提高生产效率，提升产品的档次。
4、附图说明
附图1为超声波金属表面加工装置的结构示意图；
附图2为超声波金属表面加工装置的部分剖面结构示意图。
图中，1-超声波发生器，2-电缆线，3-外壳，4-压力检测装置，5-压力显示器，6-压块，7-弹簧，8-压电陶瓷换能器，9-半波长复合变幅杆，10-工具头，11-风机，12-凸台，13-螺纹端盖，14-车床刀架。
5、具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明的超声波金属表面加工装置作以下详细地说明。
如附图1-2所示，本发明的超声波金属表面加工装置，其结构是由超声波发生器1和超声加工装置两部分构成，超声波发生器1为现有技术，而超声加工装置则是由外壳3、压力检测装置4、压力显示器5、压块6、弹簧7、压电陶瓷换能器8、半波长复合变幅杆9、工具头10和风机11构成，超声波发生器1通过外壳3上的电源连接端与压电陶瓷换能器8相接；外壳3上设置有压力检测装置4及压力检测装置4的压力显示器5，在外壳3上还设置有一端与压力检测装置相4接，另一端与压块6相接的弹簧7，弹簧7与压块6相接并通过压块6将整个装置固定在车床刀架14上，压电陶瓷换能器8设置在外壳3之中并与半波长复合变幅杆9的一端用螺栓紧密连接，在半波长复合变幅杆9的节线上设置有凸台12，凸台12安装在外壳3的螺纹端并用螺纹端盖13固定在外壳3内，半波长复合变幅杆9的输出端通过螺栓与工具头10紧密连接，外壳3的另一端设置有用于压电陶瓷换能器8散热的风机11。
上述超声波金属表面加工装置，其外壳3可制成各种形状。
上述超声波金属表面加工装置，用于压电陶瓷换能器8散热的风机11为轴流风机。
本发明的超声波金属表面加工装置其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。半波长复合变幅杆用45#钢和钛合金制成。外壳可用金属材料制成多种形状，其它部件为现有技术或用现有技术的机加工工艺制造。
整个装置可以安装在普通车床、铣床、刨床上对金属表面进行加工，可以对外圆，平面，内孔，齿轮工作面，轴承内圆、外圆，圆弧过度面等进行表面光整加工。若安装在数控机床和加工中心等自动化和集成度高精度设备上，其表面加工质量和生产效率的提高将更为明显。

Claims (3)

1、超声波金属表面加工装置，其特征在于，该装置包括超声波发生器和超声加工装置，超声加工装置是由外壳、压力检测装置、压力显示器、压块、弹簧、压电陶瓷换能器、半波长复合变幅杆、工具头和风机构成，超声波发生器通过外壳上的电源连接端与压电陶瓷换能器相接；外壳上设置有压力检测装置及压力检测装置的压力显示器，在外壳上还设置有一端与压力检测装置相接，另一端与压块相接的弹簧，弹簧与压块相接并通过压块将整个装置固定在车床刀架上，压电陶瓷换能器设置在外壳之中并与半波长复合变幅杆的一端用螺栓紧密连接，在半波长复合变幅杆的节线上设置有凸台，凸台安装在外壳的螺纹端并用螺纹端盖固定在外壳内，半波长复合变幅杆的输出端通过螺栓与工具头紧密连接，外壳的另一端设置有用于压电陶瓷换能器散热的风机。
2、根据权利要求1所述的超声波金属表面加工装置，其特征在于外壳可制成各种形状。
3、根据权利要求1所述的超声波金属表面加工装置，其特征在于用于压电陶瓷换能器散热的风机为轴流风机。
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