[发明专利]一种轨迹可控的表面强化装置

摘要

本发明涉及一种轨迹可控的表面强化装置，本装置通过表面强化处理来改善各项机械性能，并进一步提升加工处理的效果，为一种可加工叶片的表面超声滚压加工设备，可与机床配套使用，甚至可以根据叶片的形状实现轨迹可控加工过程。

主权项

一种轨迹可控的表面强化装置，其特征在于，包含以下内容：所述表面强化装置用于具有加工复杂曲面形状的叶片，为一种超声滚压加工设备，其对加工轨迹可根据所述叶片的形状以实现精准控制；所述表面强化装置包含机床底座、超声波发生器、滚压系统、进给系统；所述滚压系统包含超声波换能器、变幅杆、滚压工具头；所述机床底座为所述表面强化装置的底座，以支撑其的放置；所述超声波发生器，为所述表面强化装置中的驱动电源及控制部分，用于将平时的市电转换成同所述超声波换能器相适应的高频电流；工作状态下所述超声波发生器会产生一个特频信号，所述特频信号根据需求的不同会产生正弦或脉冲信号，为在一个特定的频率下工作，而所述特定的频率为所述超声波换能器的工作频率；所述超声波发生器作为他激式开关电源，具有的功能为：第一，频率微调，调整频率使所述超声波发生器始终处于最佳工作状态下，保证其的效率最大，频率调整范围在2％以内；第二，振幅控制，工作过程中所述超声波换能器的负载随时可能发生变化，所述超声波发生器要具备自动调整驱动的特性，保证所述滚压工具头能获得稳定的振幅；第三，系统保护，若所述表面强化装置的工作环境发生变化，所述超声波发生器应自行停止工作并报警显示，以防其被损坏；所述滚压系统包含所述超声波换能器、所述变幅杆、所述滚压工具头；所述超声波换能器作为所述表面强化装置中的关键部件，所述超声波换能器与所述变幅杆通常结合在一起使用，主要作用是把所述超声波发生器产生的高频振荡的电信号转换成机械振动，并经过所述变幅杆将其进行振幅放大和聚能后再传输到所述滚压工具头，从而实现对被加工工件的超声滚压处理；所述变幅杆在超声波加工中被称为超声聚能器，机械振动的质点位移或速度通过所述变幅杆能得到放大，同时在较小的面积上聚集超声能量，起到聚能作用；在所述超声波换能器与所述滚压工具头之间连接所述变幅杆，用于将机械振幅放大到所需的要求，为了使超声能量更有效地从所述超声波换能器向负载传输，所述变幅杆还能作为阻抗变换器进行阻抗匹配；所述进给系统包含叶片夹持及进给系统、高度进给立柱、滚压头夹持系统；在滚压轨迹的控制中，所述叶片夹持及进给系统负责叶片前后方向的进给，并控制叶片的旋转，使得工件的加工段的中面垂直于所述滚压工具头，所述高度进给立柱主要实现所述滚压工具头在滚压过程中的上下进给，所述滚压头夹持系统则负责其包含的滚压头的左右运动，两侧的进给运动通过同步控制器来实现同步；所述表面强化装置在滚压加工过程中，叶片由所述叶片夹持及进给系统夹持，通过其中包含的伺服电机连接减速器带动丝杠旋转，以实现叶片进给；所述表面强化装置的夹持端为一个磁盘，其通过设计好的磁性夹具，将所述叶片夹持及进给系统连接，并且所述磁盘为一种可旋转结构，在叶片进给过程中，能够根据叶片的形貌，调整其旋转角度，使得叶片的加工面中心与所述滚压系统中滚压工具头垂直；对叶片的滚压轨迹，机床两侧的安装有所述高度进给立柱，其为高度可调控的立柱，根据滚压前编入的高度参量，所述高度参量的值等于所述立柱的高度，在滚压过程中进行高度调节，高度调节通过所述伺服电机中的带动丝杠实现，两侧的电机通过的运动控制器以实现同步；所述叶片夹持及进给系统中，叶片的装夹采用上下左右4块夹块，并装有装夹头，来负责叶片的夹持，所述叶片夹持及进给系统的末端为一个电磁铁，所述装夹头使用铁磁性材料，以通过电磁力固定在所述叶片夹持及进给系统上；所述装夹头采用与机床三角卡盘类似的原理，分布转动旋钮，使得上下或左右一起转动，从而对所述叶片进行定位和固定。