單沖擊表面納米化及梯度結構加工裝置的制作方法

本發明涉及材料加工工程領域，特別是一種單沖擊表面納米化及梯度結構加工裝置。

背景技術：

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現方式有拋噴丸、滾壓等，但這些辦法在細化材料表層晶粒的同時，也會提高零件表面粗糙度，因而限制了其應用。

材料表面納米化是近年出現的一項新技術，中國專利申請申請號為99122670.4公開了該發明借助超聲波換能器將硬質小球撞擊材料表面使其納米化，其不足之處在于，單點撞擊，加工效率低，不適合加工平面。中國專利申請申請號為02109696.1，該發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用。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種單沖擊表面納米化及梯度結構加工裝置。

本發明為一種材料表面納米化裝置提供的技術方案是：

一種單沖擊表面納米化及梯度結構加工裝置，該裝置包括工具頭、導向套、傳動盤、耐磨球、波紋耐磨套、氣動馬達和外殼；

在導向套內，工具頭緊密裝嵌在傳動盤中心孔，與傳動盤一起沿導向套軸線做往復運動；

耐磨球耐磨球裝在傳動盤上圓周均布的徑向小孔內，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輸出軸上；

導向套與氣動馬達固連，且均設置在外殼內腔內，并可沿外殼內腔往復運動

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運動。

進一步的，本發明中的耐磨球至少為3個。

進一步的，波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。

進一步的，工具頭為圓柱形，且工具頭的工作端加工為球面。

本發明相對于現有技術相比具有以下顯著優點：1、本發明所采用的裝置為單點接觸，既能對工件局部也能對工件整體進行表面納米化處理；2、該裝置沖擊力大，沖擊行程長，處理出的納米層厚；3、能夠進行高頻沖擊，有效降低工件表面粗糙度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2為工具頭撞擊工件表面時的工作原理圖；

圖3為工具頭復位時的工作原理圖。

圖中：1—工具頭，2—導向套，3—傳動盤，4—耐磨球，5—波紋耐磨套，6—氣動馬達，7—外殼。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的機械驅動表面納米化裝置包括工具頭1、導向套2、傳動盤3、耐磨球4、波紋耐磨套5、氣動馬達6、外殼7。

在導向套2內，工具頭1緊密裝嵌在傳動盤3中心孔，與傳動盤3一起沿導向套2軸線做往復運動；

耐磨球4圓周均布裝在傳動盤3的徑向小孔內，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6輸出軸上；

導向套2與氣動馬達6固連，且均設置在外殼7內腔內，并可沿外殼7內腔往復運動

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沿軸線做往復運動。

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備上裝夾的形式。

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6進氣口，從氣動馬達6進入的氣體一部分進入馬達并驅動馬達回轉，另一部分進入外殼7的內腔，并作用在氣動馬達6及導向套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。

在壓縮氣體作用下，氣動馬達6主軸旋轉，帶動波紋傳動套5旋轉。耐磨球4沿著波紋傳動套5的波紋面滾動，當耐磨球4沿波紋傳動套波紋面的凹面向凸面運動時，耐磨球4通過傳動盤3推動工具頭1撞擊待加工件表面，使加工表面發生塑性變形；當耐磨球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，當氣動馬達6的主軸高速轉動時，工具頭1不斷作往復運動，高頻撞擊待加工件表面，使待加工件表面不斷發生塑性變形，晶粒逐漸細化到納米量級。