發(fā)明專利——案例

1、 案例 表面微坑加工方法國(guó)家發(fā)明專利說(shuō)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(rùn)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(guò)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(rùn)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)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制

2、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(rùn)滑油在摩擦副運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)被擠出去。(2) 微坑加工方法效率高。對(duì)于內(nèi)徑？93mm長(zhǎng)度181mm勺工件來(lái)說(shuō)，可在

3、2min3min內(nèi)完成數(shù)以萬(wàn)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),采用鍍硬銘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(zhǎng)了摩擦后的運(yùn)動(dòng)壽命。(6) 微坑加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、裝配和調(diào)整，生產(chǎn)成本低。(7) 機(jī)床改裝簡(jiǎn)單。圓柱形工件表面的微坑加工通常可在普通車床上改裝實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)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)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)

4、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(wàn)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(lái)說(shuō)，形成微坑后再鍍硬銘，根據(jù)電 鍍?cè)恚钥墒闺婂儗有纬砂伎用?，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l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(shuō)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, 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

5、。說(shuō)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(zhǎng)度181mm勺工件來(lái)說(shuō).可在 2min3min內(nèi)完成數(shù)以萬(wàn)計(jì)的內(nèi)壁微坑加工。微坑加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、裝配、調(diào)整，生產(chǎn)成本低。 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(shuō)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

6、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(lái)控制，導(dǎo)致油石異常破損，工件變形乃至報(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，

7、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(lái)的壓力信號(hào)經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，由主動(dòng)測(cè)量?jī)x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(guò)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、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(guò)大

8、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)、 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(shuō)明。圖 1 是數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波珩

9、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是超聲班磨裝置結(jié)構(gòu)A向視圖。數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波班磨機(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)化班磨機(jī)。它由超聲波發(fā)生器、超聲班磨裝置、 閉環(huán)在線測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)控和仿真系統(tǒng)、班磨頭庫(kù)、機(jī)器人、夾具及班 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 n 18kHz。超聲班磨聲 學(xué)系統(tǒng)的工作原理是超聲波發(fā)生器將 220匕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

10、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)。班磨頭每往復(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 力5項(xiàng) 通過(guò)測(cè)量油石脹開壓力或班磨力確定油石脹開速度.通過(guò)主動(dòng)測(cè)量裝置確定班磨過(guò)程是否終止機(jī)床設(shè)有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)是班磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次時(shí)油石沿徑向的脹開量數(shù)據(jù)庫(kù)，另一個(gè)是聲阻抗和頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。本實(shí)用新型班磨頭的油石11與油石之間設(shè)有噴嘴10,將班磨頭 作為測(cè)頭使用，因測(cè)頭在班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(lái)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?jī)x表。當(dāng)班磨至需要尺寸時(shí)，主 動(dòng)測(cè)量?jī)x表發(fā)出信號(hào)給計(jì)

11、算機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)4反轉(zhuǎn)，油石脹開系統(tǒng) 收縮，并控制班磨頭退出工件。圖2是超聲班磨裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是超聲班磨裝置結(jié)構(gòu)A向視圖光電開關(guān)9用于檢測(cè)班磨頭的往復(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(guò)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)，

12、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(zhǎng)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、地片31，彎曲振動(dòng)圓盤33 外設(shè)連接套32 并與過(guò)渡套34、換能器罩36 相連，長(zhǎng)頂桿 38 穿過(guò)變幅桿35 和換能器37 中心， 所說(shuō)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

13、 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(lái)的壓力信號(hào)經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換器l 變換，由主動(dòng)測(cè)量?jī)x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(guò)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)超聲班磨裝置的油石脹開所說(shuō)2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控恒力進(jìn)給超聲波班磨機(jī)， 的超聲班磨裝置包括班磨頭體 14,班磨頭體外設(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,班磨頭體內(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(zhǎng)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(guò)渡套34、換能器罩36相連，長(zhǎng)頂桿38 穿過(guò)變幅桿25和換能器37中l(wèi)心，所說(shuō)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