[发明专利]一种基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工方法和制备装置

权利要求书

1.一种基于超声冲击的不锈钢表面微织构制备装置，其特征在于所述装置包括超声冲击枪、超声冲击枪控制柜、超声冲击枪专用夹具、不锈钢工件专用夹具、大理石龙门架、XY轴整体运动平台、Z轴运动平台、三轴运动控制器、压力显示器，其中：

所述超声冲击枪安装在超声冲击枪专用夹具上；

所述超声冲击枪专用夹具安装在Z轴运动平台上；

所述不锈钢专用夹具安装在位于XY轴整体运动平台上；

所述超声冲击枪的冲击头轴线与安装在不锈钢专用夹具上的不锈钢工件平面垂直；

所述Z轴运动台固定在大理石龙门架上；

所述大理石龙门架和XY轴整体运动平台固定在水平减振台面上；

所述超声冲击枪控制柜与超声冲击枪相连；

所述三轴运动控制器分别与XY轴整体运动平台和Z轴运动平台连接；

所述不锈钢工件专用夹具带有压力传感器，压力显示器与压力传感器相连。

2.根据权利要求1所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构制备装置，其特征在于所述超声冲击枪螺纹连接在超声冲击枪专用夹具上。

3.根据权利要求1所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构制备装置，其特征在于所述Z轴运动平台螺纹连接在大理石龙门架上。

4.根据权利要求1所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构制备装置，其特征在于所述大理石龙门架和XY轴整体运动平台分别通过其底座上的螺栓孔，由紧固螺栓固定在水平减振台面上。

5.根据权利要求1所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构制备装置，其特征在于所述超声冲击枪控制柜分别与超声冲击枪的超声冲击动力输入端、切削液流入口和切削液回油口相连。

6.一种利用权利要求1-5任一权利要求所述装置进行基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤1：利用上位机完成三轴运动控制器所需加工参数的设置；

步骤2：将不锈钢工件装夹在不锈钢工件专用夹具上，使不锈钢工件待加工表面平行于水平面；

步骤3：开启Z轴运动平台，使超声冲击枪的超声冲击头接触不锈钢工件来进行对刀，对刀结束，使Z轴运动平台停止；

步骤4：开启超声冲击枪控制柜开关，使超声冲击枪工作；

步骤5：先开启Z轴运动平台，实现Z方向设置好的进给量；然后开启XY轴整体运动平台，利用XY轴联动实现预设的轨迹要求；超声冲击枪的冲击头以万赫兹量级频率和微米量级振幅冲击不锈钢工件表面，通过永久塑性变形结合精密进给运动最终完成不锈钢工件表面微织构加工。

7.根据权利要求6所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工方法，其特征在于所述步骤1中，加工参数的设置包括：

（1）Z轴运动平台在未接触不锈钢工件时以低于600mm/min的速度快速运动，在调整对刀及后续加工过程中，以低于60μm/min 微量进给，进给量低于10μm；

（2）XY轴整体运动平台以低于6mm/min 速度微量进给；

（3）根据不锈钢工件所需不同几何构形微结构的要求，对运动轨迹的精密规划。

8.根据权利要求6所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工方法，其特征在于所述步骤3中，在超声冲击枪的超声冲击头接触不锈钢工件过程中，调整Z轴进给量，不锈钢工件专用夹具上的压力传感器数值刚好维持不变，表明此时超声冲击头刚好接触到不锈钢工件表面。

9.根据权利要求6所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工方法，其特征在于所述步骤4中，超声冲击枪工作时的振动频率设定为27000赫兹，振动幅值在十微米范围内可调。

10.根据权利要求6所述的基于超声冲击的不锈钢表面微织构加工方法，其特征在于所述步骤5中，超声冲击枪的超声冲击头的轴线始终垂直于加工轨迹，且可根据加工需求更换不同直径的冲击头；XY轴整体运动平台和Z轴运动平台的重复定位精度为1μm。