[发明专利]一种基于超声波辅助的强化研磨加工设备及方法

说明书

本发明公开一种基于超声波辅助的强化研磨加工设备及方法，该加工设备包括高压喷射装置、旋转装夹装置以及超声辅助装置，所述高压喷射装置包括高速喷头和研磨输送机构，所述高速喷头正对着装夹后的工件的外圆面；所述旋转装夹装置包括用承托在工件的下方的承夹滚轮、用于在工件的上方往下进行压紧的压夹滚轮、用于驱动承夹滚轮进行转动的旋转驱动机构以及用于驱动压夹滚轮下移的升降驱动机构；所述超声辅助装置包括超声换能器和电能提供装置，所述超声换能器的声波发射端正对并靠近装夹后的工件。本发明采用超声波进行辅助加工，使得工件发生高频的振动，再通过高速的研磨料对其进行冲击，有利于提高冲击动能，获得更好的强化研磨效果。

技术领域

本发明涉及强化研磨加工设备及方法，具体涉及一种基于超声波辅助的强化研磨加工设备及方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展，人们对机械装备的安全可靠性能和寿命要求越来越高，例如飞机、装甲车、船舶、机车、汽车、内燃机、汽轮机、冶金机械、石油机械、采煤机械、矿山机械等；其中，凡是承受循环载荷的承力件，随时可能因疲劳而出现零件断裂等现象，其后果不仅会造成财产损失，还会导致人员伤亡，因此提高机械零部件的疲劳强度和寿命具有重大意义。

其中，现有技术中提出一些利用高速喷射研磨材料对工件进行撞击的加工方法，例如，申请公开号为CN101733707A的发明申请提出了一种强化研磨的新型加工方法，该加工方法利用强化研磨料以一定的角度高速冲击待加工靶面，切削加工的同时，在冲击区域形成具有一定深度的强化层，降低工件表面粗糙度的同时能够有效抑制表层微裂纹的产生，延长零部件的疲劳寿命，总体提升了工件的表面质量。

但是，随着质量和要求的不断提升，上述强化加工技术存在以下的不足：

1、上述强化研磨加工通过高压气体对研磨料(钢珠、研磨粉和研磨液)进行输送，并使得研磨料高速撞击在工件(例如轴承的外圈等圆形工件)，在实际加工中，如果想要获得更高动能的研磨料，就要提供输送气体的压力，但是受到相应的技术限制，输送气体既不能无上限地提高，而且难以准确地控制研磨料冲击的动能，

2、通过电磁无心夹具和两个支点对工件进行夹紧，这样不仅会出现不对心，存在偏心量，而且支点处会对已加工表面有一定的磨损，难以获得良好的强化研磨效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种基于超声波辅助的强化研磨加工设备，该强化研磨加工设备采用超声波进行辅助加工，使得工件发生高频的振动，再通过高速的研磨料对其进行冲击，有利于提高冲击动能，获得更好的强化研磨效果。

本发明的另一个目的在于提供一种采用超声波辅助的强化研磨加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于超声波辅助的强化研磨加工设备，包括用于向工件的加工表面喷射高速的研磨料的高压喷射装置、用于对工件进行装夹的旋转装夹装置以及超声辅助装置，其中，所述高压喷射装置包括高速喷头和研磨输送机构，所述高速喷头正对着装夹后的工件的外圆面；

所述旋转装夹装置包括至少两个承托在工件的下方的承夹滚轮、至少一个用于在工件的上方往下进行压紧的压夹滚轮、用于驱动承夹滚轮或压夹滚轮进行转动的旋转驱动机构以及用于驱动承夹滚轮或/和压夹滚轮上移或/和下移的升降驱动机构，位于下方的承夹滚轮和位于上方的压夹滚轮作用在工件的外圆面上，对其进行装夹，所述旋转驱动机构驱动工件进行转动；

所述超声辅助装置包括超声换能器和电能提供装置，所述超声换能器的声波发射端正对并靠近装夹后的工件，该超声换能器在电能提供装置处获取电能，并将电能转为超声波，超声波撞击工件使其发生高频振动。

上述强化研磨加工设备的工作原理是：