[发明专利]一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法

说明书

本发明公开了一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法，由伺服电机、联轴器、电机底座固定板、超声振动装置、V型滑轨槽、机架、齿轮工件、超声弯振装置、超声电源A和超声电源B构成，采用超声高频振动激励钢丸和超声弯振激励工件的方式，工作面单位时间内被撞击的次数更多且受力更均匀，提高了喷丸强化的效果。采用永磁铁吸附钢丸在工具头的仿形工作面，使喷丸设备的使用更加灵活、轻便化。本发明将喷丸装置和超声振动装置融合在一起，用于解决齿轮根部及齿面均匀强化处理的加工难题，扩大了喷丸加工的使用范围，易于推广实施，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法,属金属表面机械强化技术领域。

背景技术

机械零部件的失效形式主要有残余变形、疲劳、腐蚀和磨损等，且金属零部件的失效都始于相对运动的零部件表面。改善零部件表面性能是降低零部件失效和提高零部件使用寿命的有效途径之一，因此,表面机械强化技术在机械零部件制造中得到了广泛应用。

喷丸强化是一种冷加工表面改性和成形技术,即在外力驱动下，钢丸以一定的速度撞击工件，使材料发生弹塑性变形，在金属表面形成凹坑,从而产生无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。近年来,人们给予了喷丸强化技术极大的关注,喷丸方式方法不断丰富,除传统的气动式喷丸和机械式抛丸之外，还研究开发了高压水射流喷丸、激光喷丸和超声喷丸等多种新技术。其中，超声喷丸作为一种新型的表面改性和成形技术,与传统喷丸的主要区别是利用超声振动作为能量源驱动钢丸撞击工件完成强化。由于采用超声振动作为能量源,因此该类设备与普通喷丸设备相比体积更小、耗能更少，而且处理时间短、工艺参数可控性强、适用性广，可用于不同材料、不同形状的工件的表面强化、校形或者成形。

现有公开技术对零件表面进行喷丸处理的设备及方法大都结构繁琐，且对工艺的控制条件要求较高；现有公开技术的超声喷丸强化处理的设备及方法采用仅对钢丸施加超声激励的方式，钢丸在超声激励后向工件表面运动，接触工件的钢丸经能量损耗后根本没有原来超声高频激励的能量，这样也就达不到超声喷丸强化的预期效果。

因此，亟需一种结构简单、操作方式简便、便于工艺控制的喷丸强化方法，本发明所述的一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法，可以摆脱常规笨重的喷丸设备的限制，通过超声高频振动激励工具头对钢丸进行高频的超声激励，同时采用超声弯振装置对齿轮工件进行高频超声激励，采用永磁铁吸附钢丸的方式，提高了表面强化的效果和钢丸的利用率，该方法简便易行，有利于推进超声喷丸设备的开发、研制和应用。

发明内容

针对上述现有技术中的不足,本发明提供一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法，具有加工效率高、体积小、使用寿命长、灵活性高的优点。

本发明的技术方案

一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法，具体包括：伺服电机、电机底座固定板、内丝法兰、超声振动装置、V型滑轨槽、机架、齿轮工件、半圆键、超声弯振装置、超声弯振装置固定板、超声电源A、超声电源B、挡板；具体包括以下步骤：

a 所述伺服电机通过电机底座与机架的电机底座固定板固定连接，丝杠轴头通过联轴器与电机主轴固定连接，丝杠与超声振动装置的丝杠套连接；

b 所述V型滑轨槽与机架焊接固定，超声振动装置的V型滑轨与机架的V型滑轨槽配合连接，在伺服电机驱动丝杠传动装置的作用下，滑轨控制超声振动装置在竖直方向上下移动；

c 所述超声弯振装置在非换能器的一端节点位置处设有挡板，采用螺母与挡板共同固定在超声弯振装置固定板上；

d 所述超声振动装置包括丝杠传动套、V型滑轨、变幅器固定壳体、变幅器、工具头、法兰、螺栓、钢丸，变幅器在法兰位置处通过螺栓与变幅器固定壳体固定连接。