[发明专利]一种超声表面滚压加工纳米化方法及装置

权利要求书

1.一种超声表面滚压加工纳米化装置，包括：超声波发生器和执行机构；所述执行机构包括：超声换能器、超声变幅杆和超声工作头；其特征在于，所述超声工作头为可滚动的球体。

2.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，所述超声波发生器采用半数字或全数字化超声波发生器，其作用是将工频交流电转换为超声频振荡，以供给冲击枪工作头能量。

3.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，所述超声换能器采用磁滞伸缩换能器或压电换能器，其作用是将高频电振荡信号转换成机械振动。

4.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，在执行机构的底部可用弹簧为加工过程提高静压力。

5.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，在执行机构的底部可用压缩空气为加工过程提高静压力，压缩空气还能起到冷却装置的作用。

6.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，对于钢材或钛合金以及铸铁、镍基高温合金等较硬金属材料制造机械零部件，超声工作头的滚动球体应选用球面半径相对较小的工作头，一般在1～5mm的范围内；球体材质可选用硬质合金、包括金属化陶瓷在内的各种陶瓷、金钢石、非晶态合金。

7.根据权利要求1所述一种超声表面滚压加工纳米化装置，其特征在于，对于铝、铜合金、镁合金等较软金属材料制造的机械零部件，超声工作头的滚动球体应选用球面半径相对较大的工作头，一般在5～15mm的范围内；加工头材质一般应为工具钢或硬质合金。

8.一种利用权利要求1至7任何一项所述装置实现超声表面滚压加工纳米化方法，包括如下步骤：

第一步：参数选择

根据回转体外形，确定机床纵向进给速率及卡具偏转角度；

机床主轴转速设在200～700r/min的范围内，当需要获得较好的表面质量时，选择较低的主轴转速；

执行机构工作头轴向进给量设在0.02～0.1mm/r左右的范围内，当需要获得较好的表面质量时，选择较低的轴向进给量；

执行机构静压力为50～500N，当需要加深表面纳米层深度和晶粒细化程度时，选择较大的静压力；

超声表面加工处理工作头输出端振幅设为5～25微米；

第二步：往复加工

加工往返次数一般为2～15次，当需要加深表面纳米层深度和晶粒细化程度时，增加重复加工往返次数。