本發(fā)明涉及材料加工工程領(lǐng)域，特別是一種單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。材料表面納米化的實(shí)現(xiàn)方式有拋噴丸、滾壓等，但這些辦法在細(xì)化材料表層晶粒的同時(shí)，也會(huì)提高零件表面粗糙度，因而限制了其應(yīng)用。

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)枮?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，其不足之處在于，單點(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)枮?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單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置。

本發(fā)明為一種材料表面納米化裝置提供的技術(shù)方案是：

一種單沖擊表面納米化及梯度結(jié)構(gòu)加工裝置，該裝置包括工具頭、導(dǎo)向套、傳動(dòng)盤、耐磨球、波紋耐磨套、氣動(dòng)馬達(dá)和外殼；

在導(dǎo)向套內(nèi)，工具頭緊密裝嵌在傳動(dòng)盤中心孔，與傳動(dòng)盤一起沿導(dǎo)向套軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

耐磨球耐磨球裝在傳動(dòng)盤上圓周均布的徑向小孔內(nèi)，且同時(shí)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(dòng)馬達(dá)輸出軸上；

導(dǎo)向套與氣動(dòng)馬達(dá)固連，且均設(shè)置在外殼內(nèi)腔內(nèi)，并可沿外殼內(nèi)腔往復(fù)運(yùn)動(dòng)

波紋耐磨套與傳動(dòng)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(shí)，隨著耐磨球與波紋面的凸面和凹面不斷交替接觸，帶動(dòng)傳動(dòng)盤與工具頭沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明中的耐磨球至少為3個(gè)。

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，工具頭為圓柱形，且工具頭的工作端加工為球面。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明所采用的裝置為單點(diǎn)接觸，既能對(duì)工件局部也能對(duì)工件整體進(jìn)行表面納米化處理；2、該裝置沖擊力大，沖擊行程長(zhǎng)，處理出的納米層厚；3、能夠進(jìn)行高頻沖擊，有效降低工件表面粗糙度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為工具頭撞擊工件表面時(shí)的工作原理圖；

圖3為工具頭復(fù)位時(shí)的工作原理圖。

圖中：1—工具頭，2—導(dǎo)向套，3—傳動(dòng)盤，4—耐磨球，5—波紋耐磨套，6—?dú)鈩?dòng)馬達(dá)，7—外殼。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的機(jī)械驅(qū)動(dòng)表面納米化裝置包括工具頭1、導(dǎo)向套2、傳動(dòng)盤3、耐磨球4、波紋耐磨套5、氣動(dòng)馬達(dá)6、外殼7。

在導(dǎo)向套2內(nèi)，工具頭1緊密裝嵌在傳動(dòng)盤3中心孔，與傳動(dòng)盤3一起沿導(dǎo)向套2軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

耐磨球4圓周均布裝在傳動(dòng)盤3的徑向小孔內(nèi)，且同時(shí)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(dòng)馬達(dá)6輸出軸上；

導(dǎo)向套2與氣動(dòng)馬達(dá)6固連，且均設(shè)置在外殼7內(nèi)腔內(nèi)，并可沿外殼7內(nèi)腔往復(fù)運(yùn)動(dòng)

波紋耐磨套5與傳動(dòng)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(shí)，隨著耐磨球4與波紋面的凸面和凹面不斷交替接觸，帶動(dòng)傳動(dòng)盤3與工具頭1沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

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(shè)備上裝夾的形式。

工作時(shí)，將工具頭1頂在待加工工件上。將壓縮空氣接入到氣動(dòng)馬達(dá)6進(jìn)氣口，從氣動(dòng)馬達(dá)6進(jìn)入的氣體一部分進(jìn)入馬達(dá)并驅(qū)動(dòng)馬達(dá)回轉(zhuǎn)，另一部分進(jìn)入外殼7的內(nèi)腔，并作用在氣動(dòng)馬達(dá)6及導(dǎo)向套2上，在波紋傳動(dòng)套5、耐磨球4及傳動(dòng)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(dòng)馬達(dá)6主軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)波紋傳動(dòng)套5旋轉(zhuǎn)。耐磨球4沿著波紋傳動(dòng)套5的波紋面滾動(dòng)，當(dāng)耐磨球4沿波紋傳動(dòng)套波紋面的凹面向凸面運(yùn)動(dòng)時(shí)，耐磨球4通過(guò)傳動(dòng)盤3推動(dòng)工具頭1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4越過(guò)波紋面的凸面時(shí)，待加工面的反作用力通過(guò)工具頭1、傳動(dòng)盤3推動(dòng)耐磨球4沿波紋面凸面向凹面滾動(dòng)。按照這種方式，當(dāng)氣動(dòng)馬達(dá)6的主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工具頭1不斷作往復(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)。