[发明专利]一种超声喷丸高速均匀加工各种型面的系统及方法

说明书

本发明公开了一种超声喷丸高速均匀加工各种型面的系统，包括第一连接件、振动变幅杆、混合器、喷丸填充装置、喷气机构、工作台和控制系统；所述工作台设置有能驱动工件进给的驱动机构，工件装夹在驱动机构上；所述振动变幅杆一端嵌入第一连接件内，另一端设置有用于反弹喷丸的端面，所述振动变幅杆安装有一对位置相对的压电致动器，所述压电致动器与超声波发生器连接；所述喷气机构用于将压缩气体冲入混合器；所述喷丸填充装置用于将喷丸送入混合器内；所述混合器用于将压缩气体与喷丸混合。本发明实现较大直径的工作介质的高速超声喷丸加工，可加工出较大凹面，实现凸凹面及均匀度精密控制，可用于加工各类曲面的表面处理。

技术领域

本发明涉及机械喷丸加工领域，特别是涉及一种超声喷丸高速均匀加工各种型面的系统及方法。

背景技术

超声喷丸加工方法广泛用于工件各种表面处理工艺中，能够显著降低工件表面的残余应力，提高工件的疲劳强度，并助于形成用于高强度连接或润滑的连接的凸凹结合面。但是由于超声喷丸加工实现原理的限制，造成喷丸的速度、加工区域精密控制以及加工的均匀度难以控制，超声喷丸加工形成通常如图1所示表面，难以将工件表面加工出较大凹面，相对较大的凹面更加助于提高工件表面的抗疲劳强度，直径相对较大的介质，介质的加工速度较低，难以加工出较大凹面，不利于喷丸作业。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种喷丸速度高的超声喷丸高速均匀加工各种型面的系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声喷丸高速均匀加工各种型面的系统，包括工作台以及设置在工作台上的第一连接件、振动变幅杆、混合器、喷丸填充装置、喷气机构、驱动机构、控制系统；所述驱动机构用于驱动工件进给，工件装夹在驱动机构上；所述振动变幅杆一端嵌入第一连接件内，另一端设置有用于反弹喷丸的端面，所述振动变幅杆安装有一对位置相对的压电致动器，两个所述压电致动器沿垂直于轴线的方向间隔设置，所述压电致动器与超声波发生器连接；所述喷丸填充装置用于将喷丸送入混合器内；所述喷气机构用于将压缩气体冲入混合器；所述混合器位于振动变幅杆上方，用于将压缩气体与喷丸混合，将喷丸喷向振动变幅杆的端面，喷丸经过端面反弹加速后对下方的工件进行加工；所述控制系统与喷气机构、驱动机构连接以控制其工作。

进一步，还包括喷丸回收机构以及喷丸运送机构，所述喷丸回收机构用于收集被混合器喷出并对工件加工过的喷丸，所述喷丸运送机构与喷丸回收机构连接并能将喷丸回收机构收集的喷丸重新送入喷丸填充装置。

进一步，所述第一连接件设置有内腔；所述振动变幅杆插装在内腔中；所述振动变幅杆包括按顺序依次设置的配合定位段、第二连接件安装段、致动器安装段、第三连接件安装段以及喷丸作用段；所述配合定位段和喷丸作用段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段与内腔底部配合相连，所述喷丸作用段外端面用于反弹喷丸；所述第二连接件安装段与内腔内壁之间安装有第二连接件；所述压电致动器设置有两个且位置相对地安装在致动器安装段；所述第三连接件安装段设置有第一凹槽，所述第一凹槽与内腔内壁之间安装有第三连接件，所述第三连接件与第一连接件固定连接。

进一步，所述第一凹槽和第三连接件对应设置有两个且沿轴线间隔设置。

进一步，所述内腔底部设置有圆形凹槽，圆形凹槽处安装有第一垫片，所述第一垫片外端设置有圆锥形凹槽，所述配合定位段与圆锥形凹槽匹配并插入安装在圆锥形凹槽内。

进一步，所述第二连接件安装段和致动器安装段组成一个阶梯轴，第一连接段到致动器安装段直径依次减小，所述压电致动器外圈设置有卡簧，所述卡簧靠近第二连接件安装段的外周设置有台阶，所述台阶与第二连接件安装段组成能匹配安装第二连接件的第二凹槽。

进一步，所述混合器包括气道和喷丸加入道，所述气道朝振动变幅杆的外端端面设置，所述喷丸加入道末端与气道中部连通，所述喷气机构用于将压缩气体冲入气道，所述喷丸填充装置用于将喷丸送入喷丸加入道。