CN103834782A - 一种钢球表面强化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种钢球表面强化装置，包括底座、2个超声振动强化头、盘式电机、转盘、钢球夹紧旋转装置、钢球换位机械臂、真空吸盘、强化头加载气缸等，在底座水平面上，钢球夹紧装置安装于盘式电机上的转盘，钢球夹紧装置可实现对钢球的定位及转动，而整个钢球夹紧装置则在转盘的带动下水平转动，而两个超声振动强化头安装于底座的滑动导轨上，强化头位于钢球两侧，相向而对，可在强化头加载气缸的推动下在滑动导轨上移动，钢球换位机械臂可以进行钢球的转位及更换。本发明结构简单、操作方便，自动化程度高、实用性强，能快速、高效、低成本地完成钢球表面超声振动强化。

Description

一种钢球表面强化装置
技术领域
本发明是一种钢球表面强化装置，属于材料表面强化改性技术领域，涉及一种钢球表面强化试验机，可用于对高强度及高精度材料的滚珠元件进行表面强化改性。
技术背景
表面强化改性技术可以按表层强化技术的物理化学过程进行分类，大致可分为五大类：表面变形强化、表面热处理强化、化学热处理强化、表面冶金强化、表面薄膜强化。目前航空发动机主轴承的制造中已经采用了表面热处理强化、化学热处理强化来提高提高轴承的疲劳寿命，但如果要进一步提高轴承的承载能力以及使用寿命，只能采用新的表面强化技术来提高工作表面的残余压应力及改善表面变质层。传统表面变形强化技术，如喷丸、喷砂，强化层的深度有限（仅0.02mm）并且降低轴承工作表面粗糙度值（Ra0.4um），为了保证轴承工作表面粗糙度（Ra0.04um），需要对喷丸、喷砂表面进行磨削或研磨加工，这使得强化层被去除而失去了强化作用。而超声振动强化可以避免对高精度表面的破坏，甚至在一定条件下能够提高被强化表面的粗糙度，比较适合对高精度表面的强化，对于轴类及有固定回转中心的零件实现超声振动强化比较容易，而钢球由于其形状的特殊性，采用超声振动对整个表面进行强化非常困难，目前国内外都没有研制合适的装置。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种钢球表面强化装置，其目的是提供一种结构合理，能够快速、自动对滚珠元件进行表面强化的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种钢球表面强化装置，包括底座(8)，在底座(8)的上表面安装两对导轨(7)，在导轨(7)上安装相对的2个超声振动强化头(1)，在底座(8)的上表面下面，安装一个用于带动2个超声振动强化头(1)在导轨(7)上同步相向或相离运动的加载气缸(9)，2个超声振动强化头(1)的中心线保持在同一条直线上，在2个超声振动强化头(1)之间安装钢球夹紧旋转装置(4)，钢球夹紧旋转装置(4)的两个夹紧头(14)夹紧钢球的方向与2个超声振动强化头(1)的中心线在同一水平面上，其中一个夹紧头(14)连接钢球旋转电机(11)的旋转轴(13)，另一个夹紧头(14)连接钢球夹紧气缸(17)的气缸轴(16)，钢球夹紧旋转装置(4)安装在转盘(6)上，转盘(6)与盘式电机(5)相连，盘式电机(5)带动转盘(6)旋转；
在底座(8)上，通过支架安装一个机械臂(2)，机械臂(2)上设置一个真空吸盘(3)，真空吸盘(3)在机械臂(2)的两端之间滑动，真空吸盘(3)在机械臂(2)的一端位置拾取钢球（15），真空吸盘(3)在机械臂(2)的另一端位置是将钢球(15)运动到加工位置，由钢球夹紧装置(4)对钢球(15)夹紧。
本发明装置中，钢球夹紧旋转装置(4)可实现对钢球(15)的定位及沿夹紧钢球的方向的转动，整个钢球夹紧装置(4)则在转盘(6)的带动下在水平面上转动，转盘(6)位于底座(8)水平面中心。
超声振动强化头(1)的加载压力可以通过压力计(10)反馈到计算机中实时显示。
本发明装置的优点是结构简单、操作方便，自动化程度高、实用性强，能快速、高效、低成本地完成钢球表面超声振动强化。
附图说明
图1是本发明钢球强化装置的主视图
图2是图1中沿钢球夹紧旋转装置的中心处的剖面右视图
图3是图1的俯视图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
参见附图1～3所示，该种钢球表面强化装置，包括底座8，在底座8的上表面安装两对导轨7，在导轨7上安装相对的2个超声振动强化头1，在底座8的上表面下面，安装一个用于带动2个超声振动强化头1在导轨7上同步相向或相离运动的加载气缸9，2个超声振动强化头1的中心线保持在同一条直线上，在2个超声振动强化头1之间安装钢球夹紧旋转装置4，钢球夹紧旋转装置4的两个夹紧头14夹紧钢球的方向与2个超声振动强化头1的中心线在同一水平面上，其中一个夹紧头14连接钢球旋转电机11的旋转轴13，旋转轴13通过联轴器12在钢球旋转电机11的带动下旋转,另一个夹紧头14连接钢球夹紧气缸17的气缸轴16，钢球气缸轴16在钢球夹紧气缸17的作用下，可将被强化钢球15夹紧或松开，钢球夹紧旋转装置4安装在转盘6上，转盘6与盘式电机5相连，盘式电机5带动转盘6旋转；
在底座8上，通过支架安装一个机械臂2，机械臂2上安装一个真空吸盘3，真空吸盘3在机械臂2的两端之间运动，真空吸盘3在机械臂2的一端位置拾取钢球15，真空吸盘3在机械臂2的另一端位置是将钢球15运动到加工位置，由钢球夹紧装置4对钢球15夹紧。
本发明装置的的工作过程是：
真空吸盘3从钢球放置盒一18拾取钢球15，通过钢球换位机械臂2运动到转盘6中心的加工位置，钢球气缸轴16在钢球夹紧气缸17的作用下，通过钢球夹紧头14将钢球15夹紧，钢球旋转电机11开始转动，通过联轴器12带动钢球电机轴13以及与钢球电机轴13相连的钢球夹紧头14旋转，在摩擦力的作用下，钢球15及钢球气缸轴16亦同时转动。然后两个超声振动强化头1在强化头加载气缸9的作用下在滑动导轨7上同步相向运动，向钢球15接近，与钢球15接触后，压力传感器计10实时显示两个超声振动强化头1的加载压力，达到预定值后，转盘6在盘式电机5带动下以一定速度旋转，到达一定角度后，两个超声振动强化头1在强化头加载气缸9的作用下滑动离开钢球15，钢球旋转电机11亦停止转动，真空吸盘3通过钢球换位机械臂2的运动将钢球15吸取，钢球气缸轴16在钢球夹紧气缸17的作用下松开钢球15，盘式电机5旋转一定角度后，将钢球15未强化表面露出，钢球气缸轴16又在钢球夹紧气缸17的作用下再次夹紧钢球15，钢球旋转电机11带动钢球15转动起来后，两个超声振动强化头1再次对钢球15未强化的表面进行强化。整个钢球15表面强化完成后，真空吸盘3通过钢球换位机械臂2的运动将强化完的钢球15放入钢球放置盒二19，并再次从放置盒一18拾取新的钢球进行强化。
与现有技术相比，本发明装置实现了对钢球这种不具有固定旋转中心零件的表面的超声表面强化，而且结构简单、操作方便，自动化程度高、实用性强，能快速、高效。

Claims (2)

1.一种钢球表面强化装置，包括底座(8)，在底座(8)的上表面安装两对导轨(7)，在导轨(7)上安装相对的2个超声振动强化头(1)，在底座(8)的上表面下面，安装一个用于带动2个超声振动强化头(1)在导轨(7)上同步相向或相离运动的加载气缸(9)，2个超声振动强化头(1)的中心线保持在同一条直线上，在2个超声振动强化头(1)之间安装钢球夹紧旋转装置(4)，钢球夹紧旋转装置(4)的两个夹紧头(14)夹紧钢球的方向与2个超声振动强化头(1)的中心线在同一水平面上，其中一个夹紧头(14)连接钢球旋转电机(11)的旋转轴(13)，另一个夹紧头(14)连接钢球夹紧气缸(17)的气缸轴(16)，钢球夹紧旋转装置(4)安装在转盘(6)上，转盘(6)与盘式电机(5)相连，盘式电机(5)带动转盘(6)旋转。 
2.在底座(8)上，通过支架安装一个机械臂(2)，机械臂(2)上安装一个真空吸盘(3)，真空吸盘(3)在机械臂(2)的两端之间滑动，真空吸盘(3)在机械臂(2)的一端位置拾取钢球（15），真空吸盘(3)在机械臂(2)的另一端位置是将钢球(15)运动到加工位置，由钢球夹紧装置(4)对钢球(15)夹紧。 
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