單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及材料加工工程領(lǐng)域，特別是一種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]材料表面納米化可以顯著提高材料(或其零部件)表層的疲勞強(qiáng)度、耐磨性、硬度等，并以此提高材料整體的綜合性能和使用壽命。材料表面納米化的實(shí)現(xiàn)方式有拋噴丸、滾壓等，但這些辦法在細(xì)化材料表層晶粒的同時，也會提高零件表面粗糙度，因而限制了其應(yīng)用。
[0003]材料表面納米化是近年出現(xiàn)的一項新技術(shù)，中國專利申請申請?zhí)枮?9122670.4公開了該實(shí)用新型借助超聲波換能器將硬質(zhì)小球撞擊材料表面使其納米化，其不足之處在于，單點(diǎn)撞擊，加工效率低，不適合加工平面。中國專利申請申請?zhí)枮?2109696.1，該發(fā)明公開了借助高壓液體帶動固液雙向射流轟擊金屬表面使之納米化以及拋噴丸、滾壓等方式，但這些方法在細(xì)化材料表層晶粒的同時，也會提高零件表面粗糙度，因而大大限制了其應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置。
[0005]本實(shí)用新型為一種材料表面納米化裝置提供的技術(shù)方案是:
[0006]—種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，該裝置包括工具頭、導(dǎo)向套、傳動盤、耐磨球、波紋耐磨套、氣動馬達(dá)和外殼；
[0007]在導(dǎo)向套內(nèi)，工具頭緊密裝嵌在傳動盤中心孔，與傳動盤一起沿導(dǎo)向套軸線做往復(fù)運(yùn)動；
[0008]耐磨球圓周均布裝在傳動盤的徑向小孔內(nèi)，且同時與波紋耐磨套的波紋面的凹面或凸面接觸；波紋耐磨套裝在氣動馬達(dá)輸出軸上；
[0009]導(dǎo)向套與氣動馬達(dá)固連，且均設(shè)置在外殼內(nèi)腔內(nèi)，并可沿外殼內(nèi)腔往復(fù)運(yùn)動
[0010]波紋耐磨套與傳動盤的接觸面為波紋面，且波紋面為均勻交替的凸面與凹面，在工具頭與代加工工件頂緊時，隨著耐磨球與波紋面的凸面和凹面不斷交替接觸，帶動傳動盤與工具頭沿軸線做往復(fù)運(yùn)動。
[0011]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中的耐磨球至少為3個。
[0012]進(jìn)一步的，波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。
[0013]進(jìn)一步的，工具頭為圓柱形，且工具頭的工作端加工為球面。
[0014]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型所采用的裝置為單點(diǎn)接觸，既能對工件局部也能對工件整體進(jìn)行表面納米化處理；2、該裝置沖擊力大，沖擊行程長，處理出的納米層厚；3、能夠進(jìn)行高頻沖擊，有效降低工件表面粗糙度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為工具頭撞擊工件表面時的工作原理圖；
[0017]圖3為工具頭復(fù)位時的工作原理圖。
[0018]圖中:1 一工具頭，2—導(dǎo)向套，3—傳動盤，4一耐磨球，5—波紋耐磨套，6—?dú)鈩玉R達(dá)，7—夕卜殼。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型的機(jī)械驅(qū)動表面納米化裝置包括工具頭1、導(dǎo)向套2、傳動盤3、耐磨球4、波紋耐磨套5、氣動馬達(dá)6、外殼7。
[0020]在導(dǎo)向套2內(nèi)，工具頭1緊密裝嵌在傳動盤3中心孔，與傳動盤3 —起沿導(dǎo)向套2軸線做往復(fù)運(yùn)動；
[0021]耐磨球4裝在傳動盤3的端面上圓周均布的徑向小孔內(nèi)，且同時與波紋耐磨套5的波紋面的凹面或凸面接觸；波紋耐磨套5裝在氣動馬達(dá)6輸出軸上；
[0022]導(dǎo)向套2與氣動馬達(dá)6固連，且均設(shè)置在外殼7內(nèi)腔內(nèi)，并可沿外殼7內(nèi)腔往復(fù)運(yùn)動
[0023]波紋耐磨套5與傳動盤3的接觸面為波紋面，所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，如圖2、圖3所示，在工具頭1與代加工工件頂緊時，隨著耐磨球4與波紋面的凸面和凹面不斷交替接觸，帶動傳動盤3與工具頭1沿軸線做往復(fù)運(yùn)動。
[0024]外殼7可以制成能方便在車床、銑床、刨床、磨床以及加工中心等加工設(shè)備上裝夾的形式。
[0025]工作時，將工具頭1頂在待加工工件上。將壓縮空氣接入到氣動馬達(dá)6進(jìn)氣口，從氣動馬達(dá)6進(jìn)入的氣體一部分進(jìn)入馬達(dá)并驅(qū)動馬達(dá)回轉(zhuǎn)，另一部分進(jìn)入外殼7的內(nèi)腔，并作用在氣動馬達(dá)6及導(dǎo)向套2上，在波紋傳動套5、耐磨球4及傳動盤3的傳遞下，使工具頭1以一定的壓力頂在待加工工件上。
[0026]在壓縮氣體作用下，氣動馬達(dá)6主軸旋轉(zhuǎn)，帶動波紋傳動套5旋轉(zhuǎn)。耐磨球4沿著波紋傳動套5的波紋面滾動，當(dāng)耐磨球4沿波紋傳動套波紋面的凹面向凸面運(yùn)動時，耐磨球4通過傳動盤3推動工具頭1撞擊待加工件表面，使加工表面發(fā)生塑性變形；當(dāng)耐磨球4越過波紋面的凸面時，待加工面的反作用力通過工具頭1、傳動盤3推動耐磨球4沿波紋面凸面向凹面滾動。按照這種方式，當(dāng)氣動馬達(dá)6的主軸高速轉(zhuǎn)動時，工具頭1不斷作往復(fù)運(yùn)動，高頻撞擊待加工件表面，使待加工件表面不斷發(fā)生塑性變形，晶粒逐漸細(xì)化到納米量級。
【主權(quán)項】
1.一種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，其特征在于，該裝置包括工具頭(1)、導(dǎo)向套(2)、傳動盤(3)、耐磨球(4)、波紋耐磨套(5)、氣動馬達(dá)(6)和外殼(7); 在所述的導(dǎo)向套(2)內(nèi)，工具頭(1)緊密裝嵌在傳動盤(3)中心孔，與傳動盤(3) —起沿導(dǎo)向套(2)軸線做往復(fù)運(yùn)動； 耐磨球(4)裝在傳動盤(3)的端面上圓周均布的徑向小孔內(nèi)，且同時與波紋耐磨套(5)的波紋面的凹面或凸面接觸；波紋耐磨套(5)裝在氣動馬達(dá)(6)輸出軸上； 所述的導(dǎo)向套⑵與氣動馬達(dá)(6)固連，且均設(shè)置在外殼(7)內(nèi)腔內(nèi)，并可沿外殼(7)內(nèi)腔往復(fù)運(yùn)動； 所述波紋耐磨套(5)與傳動盤(3)的接觸面為波紋面，所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，在工具頭(1)與代加工工件頂緊時，隨著耐磨球(4)與波紋面的凸面和凹面不斷交替接觸，帶動傳動盤(3)與工具頭(1)沿軸線做往復(fù)運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，其特征在于，所述的耐磨球(4)至少為3個。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，其特征在于，所述的波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，其特征在于，所述的工具頭(1)為圓柱形，且工具頭(1)的工作端加工為球面。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，本實(shí)用新型提供的裝置包括工具頭、導(dǎo)向套、傳動桿、波紋耐磨套、耐磨球、氣動馬達(dá)和外殼，可以制成能方便在車床、銑床、刨床、磨床以及加工中心等加工設(shè)備上裝夾的形式，使工件表面發(fā)生塑性變形，表面晶粒細(xì)化到納米量級。該裝置能夠顯著提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備投入，降低生產(chǎn)成本，改善工件表面性能以及整體性能。
【IPC分類】C21D7/04
【公開號】CN205099720
【申請?zhí)枴緾N201520857384
【發(fā)明人】李玉勝, 黎毅力, 朱運(yùn)田, 劉澤軍, 張慶, 劉瑛
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年10月29日