基于动态压力信号调节的数控超声波喷丸工艺方法

摘要

一种基于动态压力信号调节的超声波喷丸工艺方法，属于喷丸加工技术领域。该方法基于普通三轴数控机床，将超声波喷丸过程中撞针冲击到材料表面反弹后的冲击力作为监测信号，通过陶瓷电容式压力传感器和压力动态测量系统对比分析实时压力信号与规定信号的差距，进而驱动升降工作台伺服电机动作使压力信号逼近规定信号，使得喷丸区域材料所受冲击力大小保持稳定；待喷件变形过程中，工件通过克服动态夹紧装置在XYZ方向移动所需的橡胶摩擦力延展或收缩，使夹紧装置实时适应待喷件装夹点的空间位置。该方法能够使得各区域喷丸强度与工艺规定的理论值一致，实现高精度喷丸成形与强化的效果，在大型航空结构件的喷丸加工方面有较高的可行性和实用性。

主权项

一种基于动态压力信号调节的数控超声波喷丸工艺方法，该方法基于普通三轴数控机床，将超声波喷丸工具头安装到机床主轴上，包括一个附加的升降工作台(2)，该工作台由高精度闭环伺服驱动系统(11)控制，其特征在于：所述的升降工作台伺服驱动系统控制信号为超声波喷丸工具头(3)中撞针(3‑10)冲击到材料表面反弹后的实时冲击压力信号，该信号通过动态信号测试分析系统(7)传送到伺服驱动系统(11)；工件装夹采用动态夹紧装置(4)，该装置安装于升降工作台(2)横向与纵向的“T”形槽内；其中，超声波喷丸工具头内安装有陶瓷电容式压力传感器电极，传感器固定电极(3‑6)紧固在变幅杆(3‑2)端部，传感器可动电极(3‑7)紧固在可更换连接部件(3‑5)上，该部件一边与变幅杆螺纹连接，另一边与撞针上限位部件(3‑11)螺纹连接，喷丸过程中撞针与可更换部件直接接触；动态夹紧装置(3)包括XYZ三个方向的移动滑块与移动导轨，各滑块(4‑1)两侧布置有与对应方向导轨接触的摩擦橡胶(4‑2)，橡胶(4‑2)与滑块通过紧固螺钉(4‑3)固定，该装置采用夹钳(4‑7)和紧固螺钉(4‑8)夹持工件边缘，夹钳与滑块4‑9)之间通过球铰(4‑6)连接；数控喷丸加工过程前，先在与工件材料相同的试验件上进行试喷，试喷过程由手动操作机床完成，试喷工艺所采用的走刀速度V、电流I和喷丸工具头与材料之间的距离根据工件喷丸工艺文件而定，监测到有效、稳定的压力信号后，规定喷丸加工过程中所有喷丸区域所需的喷丸压力信号区间F与动态压力信号的采集周期T0；装夹工件，根据工件变形过程中边缘材料的变形力大小范围更换动态夹紧装置的橡胶。