本發(fā)明涉及材料加工工程領(lǐng)域，特別是一種多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置。

背景技術(shù)：

材料的失效大多發(fā)生在材料表面，表面的結(jié)構(gòu)性能直接影響材料的綜合服役性能。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。

材料表面納米化是近年出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，中國(guó)專利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枺?9122670.4公開(kāi)了該發(fā)明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，其不足之處為：?jiǎn)吸c(diǎn)撞擊，加工效率低，不適合加工平面。中國(guó)專利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枺?2109696.1，該發(fā)明公開(kāi)了借助高壓液體帶動(dòng)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(shí)，也會(huì)提高零件表面粗糙度，因而大大限制了其應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置。

本發(fā)明為一種多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置提供的技術(shù)方案是：

一種多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，包括耐磨球、波紋傳動(dòng)套、內(nèi)傳動(dòng)軸、外傳動(dòng)套、單級(jí)行星變速器、驅(qū)動(dòng)裝置和基座；

單級(jí)行星變速器行星輪架安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上；基座固定在驅(qū)動(dòng)裝置的殼體上，單級(jí)行星變速器的齒圈的一端固定在基座上，外傳動(dòng)套固定在行星變速器齒圈的另一端；內(nèi)傳動(dòng)軸安裝在行星變速器太陽(yáng)輪的輸出軸上，所述的波紋傳動(dòng)套固定在內(nèi)傳動(dòng)軸遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)裝置的一端；所述的波紋傳動(dòng)套隨內(nèi)傳動(dòng)軸同向旋轉(zhuǎn)；所述的驅(qū)動(dòng)裝置主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)行星輪架、行星輪及太陽(yáng)輪的傳遞作用使內(nèi)傳動(dòng)軸產(chǎn)生同向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外傳動(dòng)套不隨驅(qū)動(dòng)裝置主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

波紋傳動(dòng)套遠(yuǎn)離內(nèi)傳動(dòng)軸的端面為波紋面；所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，耐磨球裝在外傳動(dòng)套的軸向小孔內(nèi)；當(dāng)波紋面的凸面與耐磨球接觸，耐磨球伸出外傳動(dòng)套并作用在待加工面上；當(dāng)波紋面的凹面與耐磨球接觸，耐磨球被待加工面頂入外 傳動(dòng)套內(nèi)。

本發(fā)明還包括另一種多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，該裝置包括耐磨球、波紋傳動(dòng)套、內(nèi)傳動(dòng)軸、外傳動(dòng)套、多級(jí)行星變速器、驅(qū)動(dòng)裝置和基座；

多級(jí)行星變速器包括初級(jí)行星變速器與末級(jí)行星變速器；

初級(jí)行星變速器行星輪架安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上；基座固定在驅(qū)動(dòng)裝置的殼體上，初級(jí)行星變速器的齒圈固定在基座上，外傳動(dòng)套固定在末級(jí)行星變速器齒圈；末級(jí)行星變速器的太陽(yáng)輪及內(nèi)傳動(dòng)軸安裝在其上一級(jí)太陽(yáng)輪的輸出軸上，并繞該軸同速同向回轉(zhuǎn)，波紋傳動(dòng)套固定在內(nèi)傳動(dòng)軸遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)裝置的一端；驅(qū)動(dòng)裝置主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使內(nèi)傳動(dòng)軸及外傳動(dòng)套沿同一軸線作反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

波紋傳動(dòng)套遠(yuǎn)離內(nèi)傳動(dòng)軸的端面為波紋面；所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，耐磨球裝在外傳動(dòng)套的軸向小孔內(nèi)；耐磨球工作時(shí)，當(dāng)波紋面的凸面與耐磨球接觸，耐磨球伸出外傳動(dòng)套并作用在待加工面上；當(dāng)波紋面的凹面與耐磨球接觸，耐磨球被待加工面頂入外傳動(dòng)套內(nèi)。

進(jìn)一步的本發(fā)明采用的驅(qū)動(dòng)裝置為液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)或機(jī)床主軸。

進(jìn)一步的本發(fā)明中的多級(jí)行星變速器為兩級(jí)行星變速器。

進(jìn)一步的本發(fā)明中的行星變速器與基座之間設(shè)有彈簧。

進(jìn)一步的軸向小孔以外傳動(dòng)套的軸心為圓心圓周分布。

進(jìn)一步的波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。

進(jìn)一步的軸向小孔內(nèi)至少可軸向安置一個(gè)耐磨球。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)相比具有一下顯著的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明既可對(duì)工件局部也可對(duì)工件整體進(jìn)行表面納米化處理該裝置可以制成能在車床、銑床、刨床、鏜床或磨床上裝夾的形式，并代替原來(lái)的車刀、銑刀、刨刀、鏜刀或磨具等對(duì)工件進(jìn)行不去除材料的加工，使工件表面晶粒細(xì)化到納米量級(jí)，顯著的降低工件表面粗糙度。

2、本發(fā)明在傳統(tǒng)的加工工序后增加一道工序，顯著提高了生產(chǎn)效率，減少了設(shè)備投入，降低生產(chǎn)成本，改善工件表面性能以致整體性能。

3、本發(fā)明利用波紋傳動(dòng)套與外傳動(dòng)套的相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將波紋面的徑向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成耐磨球的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使耐磨球不斷高頻撞擊工件表面，實(shí)現(xiàn)了使工件表面發(fā)生塑性變形、晶粒細(xì)化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明采用多級(jí)行星變速器的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為本發(fā)明采用單級(jí)行星變速器的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3為本發(fā)明裝置的底部的放大圖，

圖4為多級(jí)行星變速器的耐磨球撞擊加工件時(shí)的工作原理圖，

圖5為多級(jí)行星變速器的耐磨球復(fù)位時(shí)的工作原理圖。

其中，1—驅(qū)動(dòng)裝置，2—基座，3—初級(jí)行星變速器，4—末級(jí)行星變速器，5—外傳動(dòng)套，6—內(nèi)傳動(dòng)軸，7—波紋傳動(dòng)套，8—耐磨球，9—多級(jí)行星變速器，10—單級(jí)行星變速器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明的機(jī)械驅(qū)動(dòng)多沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，包括驅(qū)動(dòng)裝置1、基座2、多級(jí)行星變速器9、外傳動(dòng)套5、內(nèi)傳動(dòng)軸6、波紋傳動(dòng)套7及耐磨球8組成，驅(qū)動(dòng)裝置1采用液壓馬達(dá)，多級(jí)行星變速器9采用兩級(jí)行星變速器，包括初級(jí)行星變速器3和末級(jí)行星變速器4。

初級(jí)行星變速器3行星輪架安裝在驅(qū)動(dòng)裝置1的輸出軸上；基座2固定在驅(qū)動(dòng)裝置1的外殼上，初級(jí)行星變速器3的齒圈固定在基座2上，外傳動(dòng)套5固定在末級(jí)行星變速器4齒圈；末級(jí)行星變速器4的太陽(yáng)輪及內(nèi)傳動(dòng)軸6安裝在其上一級(jí)太陽(yáng)輪的輸出軸上，并繞該軸同速同向回轉(zhuǎn)，波紋傳動(dòng)套7固定在內(nèi)傳動(dòng)軸6遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)裝置1的一端；驅(qū)動(dòng)裝置1主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使內(nèi)傳動(dòng)軸6及外傳動(dòng)套5沿同一軸線作反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述的波紋傳動(dòng)套7遠(yuǎn)離內(nèi)傳動(dòng)軸6的端面為波紋面；所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，耐磨球8裝在外傳動(dòng)套7的軸向小孔內(nèi)；耐磨球8工作時(shí)，當(dāng)波紋面的凸面與耐磨球8接觸，耐磨球8伸出外傳動(dòng)套7并作用在待加工面上；當(dāng)波紋面的凹面與耐磨球8接觸，耐磨球8被待加工面頂入外傳動(dòng)套7內(nèi)，

進(jìn)一步的基座2可以制成能方便在車床、銑床、刨床、鏜床磨床以及加工中心等加工設(shè)備上裝夾的形式。

進(jìn)一步的本發(fā)明采用的驅(qū)動(dòng)裝置1為液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)或機(jī)床主軸。

進(jìn)一步的本發(fā)明中的行星變速器與基座2之間設(shè)有彈簧。

進(jìn)一步的軸向小孔以外傳動(dòng)套5的軸心為圓心圓周分布。

進(jìn)一步的波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。

進(jìn)一步的軸向小孔內(nèi)至少可軸向安置一個(gè)耐磨球8。

工作時(shí)，給整套裝置施加一定的軸向力，使耐磨球8頂在待加工工件上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置的主軸正向回轉(zhuǎn)時(shí)，初級(jí)行星變速器3的行星架通過(guò)該級(jí)行星輪帶動(dòng)太陽(yáng)輪正向旋轉(zhuǎn)。初級(jí)行星變速器3的太陽(yáng)輪的正向旋轉(zhuǎn)又帶動(dòng)末級(jí)行星變速器4的太陽(yáng)輪、內(nèi)傳動(dòng)軸6及波紋傳動(dòng)套7正向旋轉(zhuǎn)，末級(jí)行星變速器4的太陽(yáng)輪又通過(guò)末級(jí)行星變速器4的行星輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到末級(jí)行星變速器4的齒圈，使末級(jí)行星變速器4的齒圈沿反向旋轉(zhuǎn)。

在波紋傳動(dòng)套7的波紋面的作用下，耐磨球8發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)耐磨球8沿波紋傳動(dòng)套7波紋面的凹面向凸面運(yùn)動(dòng)時(shí)，耐磨球撞擊待加工件表面，使加工表面發(fā)生塑性變形；當(dāng)耐磨球8越過(guò)波紋面的凸面時(shí)，在待加工面的反作用力的作用下會(huì)沿波紋面向凹面滑移。波紋傳動(dòng)套7的正向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及外傳動(dòng)軸6的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使耐磨球不斷沿著波紋面作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(jí)。

實(shí)施例2

如圖2所示該裝置包括耐磨球8、波紋傳動(dòng)套7、內(nèi)傳動(dòng)軸6、外傳動(dòng)套5、單級(jí)行星變速器3、驅(qū)動(dòng)裝置1和基座2；

所述的單級(jí)行星變速器10行星輪架安裝在驅(qū)動(dòng)裝置1的輸出軸上；基座2固定在驅(qū)動(dòng)裝置1的殼體上，單級(jí)行星變速器10的齒圈一端固定在基座2上，外傳動(dòng)套5固定在行星變速器10齒圈另一端；內(nèi)傳動(dòng)軸6安裝在行星變速器10的輸出軸上，所述的波紋傳動(dòng)套7固定在內(nèi)傳動(dòng)軸6遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)裝置1的一端；所述的波紋傳動(dòng)套7隨內(nèi)傳動(dòng)軸6同向旋轉(zhuǎn)；所述的驅(qū)動(dòng)裝置1主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使內(nèi)傳動(dòng)軸6產(chǎn)生同向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外傳動(dòng)套5不隨驅(qū)動(dòng)裝置1主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述的波紋傳動(dòng)套7遠(yuǎn)離內(nèi)傳動(dòng)軸6的端面為波紋面；所述的波紋面為均勻交替的凸面與凹面，耐磨球8裝在外傳動(dòng)套7的軸向小孔內(nèi)；耐磨球8工作時(shí)，當(dāng)波紋面的凸面與耐磨球8接觸，耐磨球8伸出外傳動(dòng)套7并作用在待加工面上；當(dāng)波紋面的凹面與耐磨球8接觸，耐磨球8被待加工面頂入外傳動(dòng)套7內(nèi)。

進(jìn)一步的基座2可以制成能方便在車床、銑床、刨床、鏜床磨床以及加工中心等加工設(shè)備上裝夾的形式。

進(jìn)一步的本發(fā)明采用的驅(qū)動(dòng)裝置1為液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)或機(jī)床主軸。

進(jìn)一步的本發(fā)明中的單級(jí)行星變速器10與基座2之間設(shè)有彈簧。

進(jìn)一步的軸向小孔以外傳動(dòng)套5的軸心為圓心圓周分布。

進(jìn)一步的波紋面為交替均勻的V型凸面與凹面。

進(jìn)一步的軸向小孔內(nèi)至少可軸向安置一個(gè)耐磨球8。

工作時(shí)，給整套裝置施加一定的軸向力，使耐磨球8頂在待加工工件上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置的主軸正向回轉(zhuǎn)時(shí)，單級(jí)行星變速器10的行星架通過(guò)該行星輪帶動(dòng)太陽(yáng)輪正向旋轉(zhuǎn)，單級(jí)行星變速器10的太陽(yáng)輪的正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)傳動(dòng)軸6及波紋傳動(dòng)套7正向旋轉(zhuǎn)，外傳動(dòng)套5不隨驅(qū)動(dòng)裝置1主軸的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)。

在波紋傳動(dòng)套7的波紋面的作用下，耐磨球8發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)耐磨球8沿波紋傳動(dòng)套7波紋面的凹面向凸面運(yùn)動(dòng)時(shí)，耐磨球8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8越過(guò)波紋面的凸面時(shí)，在待加工面的反作用力的作用下會(huì)沿波紋面凸面向凹面滑移。波紋傳動(dòng)套7的正向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使耐磨球8不斷沿著波紋面作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(jí)。