發(fā)明專利——案例

1、頁眉案例 表面微坑加工方法國家發(fā)明專利說明書本發(fā)明涉及表面加工方法及裝置， 尤其涉及表面微坑加工方法及 裝置。在許多具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副中， 摩擦內(nèi)孔表面必須生成儲(chǔ)油結(jié) 構(gòu)，以儲(chǔ)存潤滑油，減少摩擦與磨損，保證運(yùn)動(dòng)副的壽命。通常采用 平頂珩磨加工作為內(nèi)孔表面最終加工工序， 以形成交叉網(wǎng)紋溝槽式平 頂儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)；或者采用松孔鍍鉻方法對(duì)缸套內(nèi)孔表面鍍鉻即鍍硬鉻后 進(jìn)行逆電解， 其表面形成網(wǎng)狀溝槽式儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)， 再珩磨加工的工藝過 程。平頂珩磨和松孔鍍鉻方法都可以在一定程度上提高摩擦副的耐 磨性。但是，由于網(wǎng)狀溝槽互相聯(lián)通，儲(chǔ)存在溝槽里的潤滑油將被沿 著溝槽擠出去，摩擦副壽命的提高并不顯著。本發(fā)明的目的是

2、提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 易于制造、 效率高的表面微 坑加工方法及裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取下列措施：表面微坑加工方法是使用一個(gè)或多個(gè)球形工具頭， 使其沿著加工 平面或曲面相對(duì)移動(dòng)， 同時(shí)在工具頭上施加低頻振動(dòng)， 依靠振動(dòng)沖擊 在待加工表面形成微坑。 表面微坑加工裝置具有機(jī)架， 在機(jī)架上設(shè)有 電機(jī)、刀桿，電機(jī)經(jīng)皮帶輪及皮帶接傳動(dòng)輪，傳動(dòng)輪偏心軸與滑塊相 接，刀桿一端設(shè)有滑道并與滑塊相接，刀桿另一端設(shè)有刀具，刀桿與機(jī)架由轉(zhuǎn)動(dòng)軸相接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：(1) 微坑均勻分布在內(nèi)孔表面上，且所有微坑互相獨(dú)立，互不貫 通，儲(chǔ)存在微坑內(nèi)的潤滑油在摩擦副運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)被擠出去。(2) 微坑加工方法效率高。對(duì)于

3、內(nèi)徑 ? 93mm 、長度 181mm的工件來說，可在2min 3min內(nèi)完成數(shù)以萬計(jì)的微坑加工。(3) 可以取代平頂珩磨和松孔鍍鉻方法。 采用松孔鍍鉻方法約需 4h( 鍍層厚 0.05mm 0.06rnrn) ，采用鍍硬鉻加上微坑加工方法只 需 2.5h 。(4) 大大節(jié)約電力能源。(5) 顯著延長了摩擦后的運(yùn)動(dòng)壽命。(6) 微坑加工裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造、裝配和調(diào)整，生產(chǎn)成本 低。(7) 機(jī)床改裝簡單。 圓柱形工件表面的微坑加工通?？稍谄胀ㄜ?床上改裝實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說明：圖 1 是表面微坑加工裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖 2 是表面微坑加工裝 置結(jié)構(gòu)俯視圖。表面微坑加工方法是使用一個(gè)或多個(gè)

4、球形工具頭， 使其沿著加工 平面或曲面相對(duì)移動(dòng)， 同時(shí)在工具頭上施加低頻振動(dòng)， 依靠振動(dòng)沖擊 在待加工表面形成一定深度的微坑。 為了形成有規(guī)律的數(shù)以萬計(jì)的微 坑，工件轉(zhuǎn)速、工具頭進(jìn)給量、工具頭直徑、振動(dòng)頻率、振幅等參數(shù) 必須合理匹配。對(duì)薄壁缸套內(nèi)壁來說，形成微坑后再鍍硬鉻，根據(jù)電 鍍?cè)?，仍可使電鍍層形成凹坑面，即微坑。表面微坑加I裝置具有機(jī)架2,在機(jī)架上設(shè)有電機(jī)4、刀桿1 ,電 機(jī)經(jīng)皮帶輪及皮帶3接傳動(dòng)輪，傳動(dòng)輪偏I(xiàn)心軸5與滑塊6相接，刀 桿一端設(shè)有滑道并與滑塊相接，刀桿另一端設(shè)有刀具 7,刀桿與機(jī)架 由轉(zhuǎn)動(dòng)軸相接。說明書附圖權(quán)利要求書一種表面微坑加工方法，其特征在于使用一個(gè)或多個(gè)球形工具頭

5、, 使其沿著加工平面或曲面相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)在工具頭上施加低頻振動(dòng)， 依靠振動(dòng)沖擊在待加工表面形成微坑。說明書摘要本發(fā)明公開了一種表面微坑加工方法。它是使用一個(gè)或多個(gè)球形 工具頭，使其沿著加工平面或曲面相對(duì)移動(dòng)， 同時(shí)在工具頭上施加低 頻振動(dòng)，依靠振動(dòng)沖擊在待加工表面形成微坑。 本發(fā)明微坑加工方法 效率高，對(duì)于內(nèi)徑 ?93mm 、長度 181mm 的工件來說可在 2min3min 內(nèi)完成數(shù)以萬計(jì)的內(nèi)壁微坑加工。 微坑加工裝置結(jié)構(gòu)簡 單，易于制造、裝配、調(diào)整，生產(chǎn)成本低。10 / 11 案例 數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)實(shí)用新型專利說明書 本實(shí)用新型涉及珩磨機(jī)，尤其涉及數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)。 普通珩

6、磨是利用安裝在珩磨頭圓周上的若干條油石， 由油石脹開 機(jī)構(gòu)將油石沿徑向脹開，使其壓向工件孔壁，形成面接觸。珩磨頭工 作時(shí)，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以完成對(duì)孔壁的低速磨削。普通 珩磨時(shí)，由于珩磨頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)， 使油石上磨粒在孔 的表面上的切削軌跡成交又而又不重復(fù)的網(wǎng)紋。 普通珩磨存在兩大問 題：(1) 普通珩磨效率較低，尤其是珩磨薄壁零件、韌性材料和硬脆 材料時(shí)加工效率極低。珩磨銅、鋁、鈦合金等韌性材料時(shí)，油石極易 堵塞，表面質(zhì)量很差，加工效率極低。(2) 定壓進(jìn)給時(shí)，油石脹開壓力變化較大；定程進(jìn)給時(shí)，油石脹 開壓力憑操作者的經(jīng)驗(yàn)和手感來控制， 導(dǎo)致油石異常破損， 工件變形 乃至

7、報(bào)廢。本實(shí)用新型的目的是提供一種效率高、 油石脹開壓力恒定、 油石 不易破損、阻抗匹配容易、 頻率易于跟蹤、加工質(zhì)量高的數(shù)控恒力進(jìn) 給超聲波珩磨機(jī)。為了達(dá)到上述目的， 本實(shí)用新型采取下列措施： 數(shù)控恒力進(jìn)給超 聲波珩磨機(jī)具有超聲珩磨裝置，超聲珩磨裝置上端設(shè)有回轉(zhuǎn)式氣接 頭，下設(shè)油石， 油石與油石之間設(shè)有噴嘴，從噴嘴來的壓力信號(hào)經(jīng)氣 電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換， 由主動(dòng)測(cè)量儀表發(fā)給計(jì)算機(jī)， 同時(shí)光電開關(guān)將檢測(cè)信 號(hào)發(fā)給計(jì)算機(jī)， 控制步進(jìn)電機(jī)及油缸， 通過小齒輪、 大齒輪、聯(lián)軸器、 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器帶動(dòng)超聲珩磨裝置的油石脹開。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：(1) 超聲珩磨具有珩磨力小、珩磨溫度低、油石不易堵塞、生產(chǎn) 效率高、

8、加工質(zhì)量好等一系列優(yōu)點(diǎn)，可以解決普通珩磨存在的問題， 尤其是銅、鋁、鈦合金等韌性材料、薄壁缸套及陶瓷、淬火鋼等硬脆 材料零件的珩磨問題。(2) 采用數(shù)控恒力進(jìn)給系統(tǒng)可以有效地防止油石因壓力過大而 產(chǎn)生的異常破損問題，減少零件加工變形，提高加工精度。(3) 油石脹開壓力恒定， 可以有效地解決超聲換能器和發(fā)生器之 間的阻抗匹配問題， 對(duì)超聲珩磨聲學(xué)系統(tǒng)諧振頻率實(shí)施有效的自動(dòng)跟 蹤。(4) 超聲珩磨聲學(xué)系統(tǒng)傳聲效率高，油石更換和修整方便。(5) 超聲珩磨裝置采用中間有圓柱孔的夾芯式壓電換能器和變 幅桿，在機(jī)床不停機(jī)的條件下可使油石沿徑向自動(dòng)脹開。數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)可以廣泛地用于汽車、 拖拉機(jī)、

9、 摩托 車、坦克、裝甲車、船舶、飛機(jī)、廣播電視設(shè)備、油缸、減震器、注 塑機(jī)、炮管、駐退筒、煤礦液壓支架等圓柱孔的強(qiáng)力珩磨、粗珩、精 珩和光珩加工。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。圖 1 是數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖 2 是超聲珩磨 裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖 3 是超聲珩磨裝置結(jié)構(gòu) A 向視圖數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)是集機(jī)電聲一體化技術(shù)和信息化技 術(shù)于一體的高新全自動(dòng)化珩磨機(jī)。它由超聲波發(fā)生器、超聲珩磨裝置、 閉環(huán)在線測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)控和仿真系統(tǒng)、珩磨頭庫、機(jī)器人、夾具及珩 磨機(jī)床床身組成。給油石施加縱向超聲波振動(dòng)，振動(dòng)頻率 f 18kHz。超聲珩磨聲 學(xué)系統(tǒng)的工作原理是超聲波發(fā)生器將 2

10、20V /380V的交流電源轉(zhuǎn)化 成超聲頻的電振蕩信號(hào)，超聲換能器將超聲波發(fā)生器輸出的電振蕩信 號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲頻縱向機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將換能器的縱向振動(dòng)放大后傳 給彎曲振動(dòng)圓盤，撓性桿將彎曲振動(dòng)圓盤的彎曲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成縱向振動(dòng) 后傳給油石座，油石座帶動(dòng)與其連接在一起的油石進(jìn)行縱向振動(dòng)。珩磨頭每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次時(shí)，油石沿徑向脹開一次。油石每次沿徑向脹開0.3 m5 m ,通過測(cè)量油石脹開壓力或珩磨力確定油石脹 開速度.通過主動(dòng)測(cè)量裝置確定珩磨過程是否終止。機(jī)床設(shè)有兩個(gè)數(shù) 據(jù)庫，一個(gè)是珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次時(shí)油石沿徑向的脹開量數(shù)據(jù)庫，另一個(gè)是聲阻抗和頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。本實(shí)用新型珩磨頭的油石11與油石之間設(shè)有

11、噴嘴10,將珩磨頭 作為測(cè)頭使用，因測(cè)頭在珩磨加工中不停地旋轉(zhuǎn)，所以需要有一回轉(zhuǎn) 式氣接頭13 ,如圖1所示。從測(cè)量噴嘴10來的壓力信號(hào)由氣電轉(zhuǎn) 換器變換成電信號(hào)，然后進(jìn)入主動(dòng)測(cè)量儀表。當(dāng)珩磨至需要尺寸時(shí)， 主動(dòng)測(cè)量儀表發(fā)出信號(hào)給計(jì)算機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)4反轉(zhuǎn)，油石脹開系 統(tǒng)收縮，并控制珩磨頭退出工件。圖2是超聲珩磨裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是超聲珩磨裝置結(jié)構(gòu)A向視圖光電開關(guān)9用于檢測(cè)珩磨頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)。光電開關(guān) 9將信 號(hào)送至計(jì)算機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī) 4 正轉(zhuǎn)，通過小齒輪 5、大齒輪 6 、聯(lián) 軸器 7 、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 8，帶動(dòng)油石脹開系統(tǒng)，使油石 11 沿徑向 脹開。油石徑向脹開量與珩磨頭運(yùn)動(dòng)次數(shù)相

12、適應(yīng)。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 8 用于檢測(cè)珩磨力作用在油石脹開系統(tǒng)上的力 矩，并將信號(hào)送至計(jì)算機(jī)。 當(dāng)力矩大于設(shè)定值時(shí)，珩磨頭在繼續(xù)進(jìn)行 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī) 4 ，使油石沿徑向收縮。 當(dāng)力矩小于設(shè)定值時(shí)， 在珩磨頭做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)控 制步進(jìn)電機(jī)，使油石沿徑向脹開。超聲珩磨裝置包括珩磨頭體 14 ，珩磨頭體外設(shè)油石座 16、油石 11、彈簧 17 ，油石座上設(shè)有防轉(zhuǎn)銷 15 、頂銷 19 ，珩磨頭體內(nèi)設(shè)有 脹芯體 18 ，油石座經(jīng)撓性桿 20 與彎曲振動(dòng)圓盤 33 相連，脹芯體 18 與連接螺栓 21 、短頇桿 22 、拉桿 28 、長頂桿 38 相連，短頂桿 22

13、外設(shè)浮動(dòng)球 27、鋼球 26、襯套 25 、壓緊螺母 24 、鎖緊螺母 23 ， 浮動(dòng)球 27 后端與連接套 32 前端連接處設(shè)有螺母 29 、銷 30 、地片 31 ，彎曲振動(dòng)圓盤 33 外設(shè)連接套 32 并與過渡套 34 、換能器罩 36 相連，長頂桿 38 穿過變幅桿 35 和換能器 37 中心，所說撓性桿 20 與彎曲振動(dòng)圓盤 33 為一體，撓性桿 20 與油石座 16 之間用螺栓連 接。權(quán)利要求書1一種數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)，其特征在于它具有超聲珩 磨裝置 12 ，超聲珩磨裝置上端設(shè)有回轉(zhuǎn)式氣接頭 13，下設(shè)油石 11油 石與油石之間設(shè)有噴嘴 10 ，從噴嘴來的壓力信號(hào)經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換器

14、 l 變 換，由主動(dòng)測(cè)量儀表 2 發(fā)給計(jì)算機(jī) 3 ，同時(shí)光電開關(guān) 9 將檢測(cè)信號(hào)發(fā) 給計(jì)算機(jī) 3，控制步進(jìn)電機(jī) 4 及油缸，通過小齒輪 5 、大齒輪 6 、聯(lián) 軸器 7 、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 8 帶動(dòng)超聲珩磨裝置的油石脹開。2 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩磨機(jī)，所 說的超聲珩磨裝置包括珩磨頭體 14 ，珩磨頭體外設(shè)油石座 16 、油石 11、彈簧 17 ，油石座上設(shè)有防轉(zhuǎn)銷 15 、頂銷 19 ，珩磨頭體內(nèi)設(shè)有 脹芯體 18 ，油石座經(jīng)撓性桿 20 與彎曲振動(dòng)圓盤 33 相連，脹芯體 18 與連接螺栓 21 、短頂桿 22 、拉桿 28 、長頂桿 38 相連，短頂桿 22 外設(shè)浮動(dòng)球 27、鋼球 26、襯套 25 、壓緊螺母 24 、鎖緊螺母 23 ， 浮動(dòng)球 27 后端與連接套 32 前端連接處設(shè)有螺母 29 、銷 30 、墊片 31 ，彎曲振動(dòng)圓盤 33 外設(shè)連接套 32 并與過渡套 34 、換能器罩 36 相連，長頂桿 38 穿過變幅桿 25 和換能器 37 中 l 心，所說撓性桿 20 與彎曲振動(dòng)圓盤 33 為一體，撓性桿 20