[发明专利]一种机匣孔壁表面超声滚压强化装置及其强化方法

说明书

本发明属于航空发动机零件表面强化技术领域，公开了一种机匣孔壁表面超声滚压强化装置及其强化方法，包括工作台，所述工作台表面设置有滑轨，所述滑轨一侧设置有机匣孔固定件，所述滑轨表面通过安装座连接有超声滚压装置；所述超声滚压装置包括外壳，所述外壳一侧设置有超声波换能器，所述外壳另一侧连接有弹性套筒，所述超声波换能器远离外壳的一侧通过联轴器连接于电机。可根据实际加工情况选择不同规格的弹性套筒和芯轴；采用超声滚压装置，在减小粗糙度的同时还能均匀的在内壁表层引入残余压应力，降低应力集中，抑制裂纹的萌生和扩展；通过超声滚压装置配合滑轨以及电机，方便控制超声滚压装置的进给速度和转速，实现对机匣内壁表面均匀全面的超声滚压强化。

技术领域

本发明属于航空发动机零件表面强化技术领域，具体涉及一种机匣孔壁表面超声滚压强化装置及其强化方法。

背景技术

机匣中的孔结构是一类常见的结构，通常为了减轻重量、装配方便等作用，机匣很多部位都会加工出不同尺寸的空心孔洞。但是受加工技术限制，内孔的加工质量往往低于外部结构，这就容易在加工刀痕处产生应力集中，造成疲劳开裂，降低零部件的使用寿命，因此一般都会对加工后的表面进行强化。目前在表面强化领域，常用的技术有机械喷丸、挤压强化、超声冲击和超声滚压等，但受技术原理及设备结构限制，现有设备主要都是用于加工外表面，而对于空心回转这类结构的内壁，强化过程不易控制，强化效果不显著。

发明内容

本发明的目的是：设计一种机匣孔壁表面超声滚压强化装置及其强化方法，以解决表面强化领域现有设备主要都是用于加工零部件外表面，对于机匣这类空心回转结构的内壁，其强化过程不易控制，强化效果不显著的问题。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一方面提供一种机匣孔壁表面超声滚压强化装置，包括工作台，所述工作台表面设置有滑轨，所述滑轨一侧设置有机匣孔固定件，所述滑轨表面通过安装座连接有超声滚压装置；安装座底部的滑槽配合滑轨的作用可以实现进给运动，便于超声滚压装置的工作端进入机匣孔固定件内部装夹的机匣孔工件内部。

所述超声滚压装置包括外壳，所述外壳一侧设置有超声波换能器，所述外壳另一侧连接有弹性套筒，所述超声波换能器远离外壳的一侧通过联轴器连接于电机。

所述超声波换能器内部设置有后驱动器和前驱动器，所述后驱动器和前驱动器之间设置有压电陶瓷，通过后驱动器-和前驱动器-可以对压电陶瓷-施加预紧力，所述前驱动器外侧连接有变幅杆，且所述变幅杆设置于所述外壳内部，所述变幅杆末端设置有芯轴。超声波换能器与变幅杆通过螺纹连接，变幅杆的作用是放大换能器产生的机械振动的振幅。

所述外壳与弹性套筒通过螺栓幅紧固连接，且所述外壳与弹性套筒之间设置有橡胶垫圈，所述芯轴贯穿橡胶垫圈设置于所述弹性套筒内部，所述芯轴末端设置有锥形头。

进一步，所述弹性套筒靠近所述机匣孔固定件的一侧末端均匀设置有多个凹槽，且所述相邻的凹槽之间均设置有通孔，所述通孔内部活动连接有滚珠，所述滚珠设置于弹性套筒和锥形头之间。滚珠与锥形头相切，通孔直径小于滚珠直径，用于嵌入滚珠，弹性套筒的端部有45°斜面，使弹性套筒在回复的过程中能够与端盖的斜面相契合，便于对弹性套筒施加作用力。

进一步，所述锥形头末端还设置有端盖，所述端盖边缘处设置有45°斜面，所述弹性套筒末端设置有45°斜面，且所述端盖边缘处的斜面与弹性套筒末端的斜面相互啮合。锥形头与端盖通过螺纹连接，端盖的边缘有45°斜面，可以在锥形头上移的过程中对弹性套筒的回复过程起到助推作用。

进一步，所述工作台表面还设置有超声电源，且所述超声电源电性连接于所述超声波换能器。超声电源的作用是将一般的频率为Hz的交流电转化成超声频次的电流信号，并将此信号传递给超声换能器。超声波换能器的作用是将超声电源传递来的高频的电振荡信号转化成自身相同频率的机械振动，并将振动传递到变幅杆。

优选地，所述外壳与所述超声波换能器之间通过螺钉紧固连接。