[发明专利]位置可调式的微内孔表面强化系统

说明书

本发明公开一种位置可调式的微内孔表面强化系统，储液槽内底部中间位置水平放置有工件，工件的中心开有水平的微内孔，工件的正上方是一个与储液槽固定连接的水平的托盘，托盘上端设有滚珠丝杠，滚珠丝杠其中一端通过联轴器同轴连接步进电机的输出轴，滚珠丝杠的轴向两半段的螺纹的旋向相反，其一半段上连接滑块一，另一半段上连接滑块二，滑块一、滑块二的下端各自固定连接对应的电机一、电机二的壳体，电机一、电机二的输出轴各自固定连接浸没在水中的对应的圆柱凸轮一、圆柱凸轮二，工件的两端和圆柱凸轮一、圆柱凸轮二之间是对应端的一个振动薄片一、振动薄片二；本发明位置可调，在获得高质量超光滑内表面的同时提高强化的效率。

技术领域

本发明属于金属零件孔的内表面加工领域，具体涉及微内孔表面的强化系统，适合强化孔径在1mm以下的微内孔。

背景技术

微孔在机械结构中大量存在，通常用于连接、导通等场合。孔的存在导致结构的不连续，因此会产生应力集中，而孔的应力集中往往导致周围常常出现疲劳裂纹，从而影响了产品的使用寿命。因此改善带孔零件的疲劳性能是目前亟待解决的问题。为了提高孔的疲劳寿命，大量的孔强化技术应运而生。目前应用较多的孔强化技术主要是冷挤压和机械喷丸。挤压强化的强化层较深，强化效果优异，但是挤压易造成孔壁的划伤，且对于尺寸超大、微小或形状复杂的零件，实施孔壁挤压难度很大，甚至难以实施。而机械喷丸技术具有工程适用性强，效率高，易实施，且对喷射表面损伤小，但对于深径比较大的微内孔，喷丸技术同样难强化。中国申请号为201320578759.9的文献中公开了一种孔挤压强化装置，其通过驱动装置的作用驱动挤压芯棒轴向运动，设计有开缝的衬套和挤压圆台，使得挤压芯棒在运动过程能将衬套撑开，使撑开的衬套对待加工孔的内壁进行挤压强化，但挤压过程中芯棒极易断裂且需要根据不同的孔制造特定的芯棒。

发明内容

为解决目前微孔内表面难以强化的问题，本发明提供了一种位置可调式的微内孔表面强化系统，自动化控制微内孔的高效强化。

为实现上述目的，本发明所述的位置可调式的微内孔表面强化系统采用的技术方案是：具有一个储液槽和一个水箱，储液槽内底部中间位置水平放置有工件，工件的中心开有水平的微内孔，微内孔贯通工件的两端且内部充满水；工件的正上方是一个与储液槽固定连接的水平的托盘，托盘上端设有滚珠丝杠，滚珠丝杠其中一端通过联轴器同轴连接步进电机的输出轴；滚珠丝杠的轴向两半段的螺纹的旋向相反，其一半段上连接滑块一，另一半段上连接滑块二，滑块一、滑块二的下端各自固定连接对应的电机一、电机二的壳体，电机一、电机二的输出轴各自固定连接浸没在水中的对应的圆柱凸轮一、圆柱凸轮二，圆柱凸轮一、圆柱凸轮二分别在工件的两端，工件的两端和圆柱凸轮一、圆柱凸轮二之间是对应端的一个振动薄片一、振动薄片二，振动薄片一和振动薄片二与工件的端面密封压触；振动薄片一和振动薄片二的纵截面均为C型，其凹面正对着工件的微内孔、其凸面分别与对应端的圆柱凸轮一、圆柱凸轮二的凸轮曲面相接触；步进电机、电机一、电机二均通过控制线连接控制器。

进一步地，所述的水箱经输入泵将水泵进储液槽中，储液槽经输出泵将储液槽中的水泵回水箱中，输入泵和输出泵均通过控制线连接控制器。

本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是：

1、本发明采用容积交变式的结构设计，实现了工件的微内孔的高效强化，与现有喷丸强化装置相比，结构更为简单。并且本发明由电机驱动，位置可调，操作方便，能耗低，可以在获得高质量超光滑内表面的同时提高喷丸强化的效率，并且可以通过调节电机转速，控制强化速率。

2、本发明通过使凸轮带动薄片产生形变，改变微内孔中液体的压力，当液体中的局部压力降低到饱和蒸汽压以下时形成空化泡，在进一步压缩液体后空化泡溃灭，空泡溃灭所产生的冲击波和高速水射流作用在孔内壁，使孔内壁发生一定量的塑性变形，从而达到强化效果；该装置可对直径小于1mm的微深孔进行强化。

3、本发明解决了微内孔表面强化的难题，可高效加工直通微孔，亦可加工阶梯微孔等异型孔，使本装置具有优异的灵活性和通用性。