[发明专利]脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置及方法

权利要求书

1.一种脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，包括脉冲电源、导电零件、夹紧机构和超声滚压模块，所述夹紧机构用于夹紧工件，且夹紧机构由车床带动转动，所述导电零件与夹紧机构接触，所述脉冲电源与导电零件连接，用于将脉冲电流施加到工件上，所述超声滚压模块用于对工件表面进行脉冲电流辅助超声滚压表面强化处理。

2.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述夹紧机构包括第一卡盘、第二卡盘和第三卡盘，所述第二卡盘为圆柱柄卡盘，所述第三卡盘为圆锥柄卡盘，所述第一卡盘与车床主轴连接，所述第二卡盘安装在第一卡盘上，所述第三卡盘安装在车床尾座上的锥柄孔之中，第二卡盘和第三卡盘的中心线在同一水平线上，且第二卡盘与第三卡盘之间相对设置，用于夹紧工件。

3.根据权利要求2所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述导电零件包括第一导电件和第二导电件，所述第一导电件与第二卡盘接触，且第一导电件通过第一导线与脉冲电源的第一输出端连接，所述第二导电件与第三卡盘接触，且第二导电件通过第二导线与脉冲电源的第二输出端连接。

4.根据权利要求2所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述第一卡盘与第二卡盘之间设有第一绝缘件，所述第三卡盘的圆锥柄上套有第二绝缘件。

5.根据权利要求1-4任一项所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述超声滚压模块包括超声滚压刀具、超声控制柜和空气压缩机，所述超声滚压刀具安装在车床刀架上，并分别与超声控制柜、空气压缩机连接。

6.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述超声滚压刀具包括刀具体、气缸、超声换能器、变幅杆、刀头和滚压球体，所述气缸的压缩空气孔通过气管与空气压缩机连接，且气缸与超声换能器连接，所述超声换能器的控制电缆孔通过电缆与超声控制柜连接，且超声换能器与变幅杆连接，所述变幅杆的润滑油孔通过油管与超声控制柜的润滑油输出管连接，所述刀头固定在刀具体上，所述滚压球体安装在刀头上，滚压球体由变幅杆推动，且滚压球体与工件的中心线位于同一水平面上。

7.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述超声滚压刀具上设有第三绝缘件。

8.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述滚压球体为陶瓷材料。

9.根据权利要求1-4、6-8任一项所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化装置，其特征在于，所述脉冲电源为直流脉冲氩弧电焊机、交流脉冲氩弧电焊机、直流电焊机或交流电焊机。

10.一种脉冲电流辅助超声滚压表面强化方法，基于权利要求1-9任一项所述装置实现，其特征在于，所述方法包括：

通过夹紧机构夹紧工件；

启动车床，通过车床主轴带动夹紧机构使工件转动，选择合适的车床主轴转速；

启动脉冲电源，使脉冲电流施加到工件上，初步选择脉冲电源输出的脉冲电流、脉冲频率和脉冲宽度的大小，利用脉冲电流的电致塑效应、集肤效应和热效应，使工件达到能够更适合进行超声滚压表面强化处理的状态；

启动超声滚压模块的超声控制柜，设定合适的超声频率、振幅大小和润滑油量；设定合适的气压；

在保持脉冲电流的情况下，使超声滚压模块的超声滚压刀具沿工件轴向运动，对工件表面进行脉冲电流辅助超声滚压表面强化处理。

11.根据权利要求10所述的脉冲电流辅助超声滚压表面强化方法，其特征在于，所述在保持脉冲电流的情况下，使超声滚压模块的超声滚压刀具沿工件轴向运动，对工件表面进行脉冲电流辅助超声滚压表面强化处理之后，还包括：

调整脉冲电流、脉冲频率和脉冲宽度的大小，保持一定时间后，使超声滚压刀具沿工件轴向运动，对工件表面进行脉冲电流辅助超声滚压表面强化处理。