一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置及其方法

1.本发明属于工件刨削工艺技术领域，具体涉及一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置及其方法。


背景技术：

2.传统的金属材料刨削工艺，采用电机驱动刀具向下运动，作用于待刨削材料实现刨削；如公开号为cn212793259u的实用新型提供了一种低合金冷弯型钢的外焊筋刨削装置，使用时，通过拆卸下夹持块和连接块之间连接的螺栓，进而可以根据实际外焊筋型号规格便捷的进行不同夹持槽夹持块的有效替换，进而有效提高设备实际使用的广泛性，同时通过启动电机，使电机能够通过皮带轮和皮带有效带动双向螺纹杆进行转动。
3.但是由于电机机械动力的加载速度较慢，加载力较小，效率较低；在刨削过程中，工件表面容易产生有害的残余拉应力，发生裂纹扩展，造成工件表面粗糙，加工质量较差，并且效率较低。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中，刨削工艺采用电机的机械动力驱动完成刨削，加载速度较慢，加载力较小，从而导致加工质量较差，并且效率较低的缺陷，提供一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置及其方法。
5.一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置，包括充电机、电容器、触发单元、脉冲发生单元、负载和支撑单元；
6.所述充电机连接所述电容器，用于为所述电容器充电；
7.所述电容器连接所述脉冲发生单元，并放电到所述脉冲发生单元上固定的驱动线圈；
8.所示触发单元连接所述脉冲发生单元，用于控制所述电容器对所述驱动线圈的放电；
9.所述负载上固定有与所述驱动线圈对应的放电线圈，下端形成驱动头，所述驱动头下侧固定有刀头；
10.所述负载下方放置有支撑单元，用于支撑待刨削工件。
11.进一步的，所述支撑单元包括轴向套筒和支撑垫板，所述轴向套筒固定于所述支撑垫板上方，所述待刨削工件固定于所述轴向套筒内，并放置于所述支撑垫板上。
12.进一步的，所述轴向套筒内开设有第一通孔，所述支撑垫板内开设有第二通孔，所述第一通孔截面面积大于第二通孔截面面积，所述轴向套筒与所述支撑垫板固定时，所述第一通孔与第二通孔连通，并形成阶梯状结构，用于承载所述待刨削工件。
13.进一步的，所述轴向套筒与所述支撑垫板通过销钉固定。
14.进一步的，所述刀头与所述驱动头螺栓连接。
15.进一步的，所述充电机包括一个交流电源，所述交流电源与变压器的一次侧连接；
所述变压器的二次侧与所述电容器并联，所述电容器与所述驱动线圈并联。
16.进一步的，所述变压器的一次侧串联一个充电机开关。
17.进一步的，所述触发单元包括一个触发单元开关，所述触发单元开关与所述驱动线圈串联。
18.进一步的，还包括一个限流电阻，所述限流电阻与所述驱动线圈串联。
19.本发明还提供了一种采用上述磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置的方法，包括以下步骤：
20.步骤一：将待刨削工件放置于支撑单元内；
21.步骤二：将刀头与驱动头固定，将支撑单元和待刨削工件水平调整至待刨削位置；
22.步骤三：根据刨削需求，调整充电机提供的交流电的大小和频率；启动充电机为电容器充电；
23.步骤四：启动触发单元，使电容器对脉冲发生单元进行放电，驱动负载向下运动，刀头轴向刨削待刨削工件；
24.步骤五：负载向上回到初始位置，完成一次刨削。
25.有益效果：
26.1.本发明提供的一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置及其方法，通过交流电源对感应线圈通电获得可变的脉冲磁场，使用磁脉冲作为动力，加载速度快，加载力大；能够防止工件表面产生有害的残余拉应力,阻止裂纹扩展，从而获得更好的表面粗糙度，刨削质量好，提高了刨削加工的效率。
27.2.本发明通过支撑单元设置轴向套筒和支撑垫板，为待刨削工件提供稳固的支撑，提升了刨削质量；轴向套筒和支撑垫板通过销钉固定，确保了支撑单元的稳固；通过刀头与驱动头螺栓连接的设置，确保刀头连接稳定，同时方便了刀头的更换。
28.3.本发明通过限流电阻的设置，避免驱动线圈上通过过高的电流从而烧毁，确保了装置的安全稳定。
附图说明
29.图1为本发明装置的整体结构示意图；
30.图2为本发明的电路结构示意图；
31.图3为本发明的方法过程示意图。
32.附图标记：1、充电机；2、电容器；3、触发单元；4、脉冲发生单元；5、负载；51、驱动头；52、刀头；61、轴向套筒；62、支撑垫板；7、待刨削工件。
具体实施方式
33.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.参照图1所示，一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置，包括充电机1、电容器2、触发单元3、脉冲发生单元4、负载5和支撑单元；
36.所述充电机1连接所述电容器2，用于为所述电容器2充电；
37.所述电容器2连接所述脉冲发生单元4，并放电到所述脉冲发生单元4上固定的驱动线圈；
38.所示触发单元3连接所述脉冲发生单元4，用于控制所述电容器2对所述驱动线圈的放电；
39.所述负载5上固定有与所述驱动线圈对应的放电线圈，下端形成驱动头51，所述驱动头51下侧固定有刀头52；
40.所述负载5下方放置有支撑单元，用于支撑待刨削工件7。
41.具体来说，所述支撑单元包括轴向套筒61和支撑垫板62，所述轴向套筒61固定于所述支撑垫板62上方，所述待刨削工件7固定于所述轴向套筒61内，并放置于所述支撑垫板62上。所述轴向套筒61内开设有第一通孔，所述支撑垫板62内开设有第二通孔，所述第一通孔截面面积大于第二通孔截面面积，所述轴向套筒61与所述支撑垫板62固定时，所述第一通孔与第二通孔连通，并形成阶梯状结构，用于承载所述待刨削工件7。所述轴向套筒61与所述支撑垫板62通过销钉固定。所述刀头52与所述驱动头51螺栓连接。
42.所述轴向套筒61为35cm*30cm*20cm的长方体铝件，居中设置15cm*10cm*20cm的第一通孔，轴向套筒61底面对角设置两个φ3的销钉孔，轴向套筒61与待刨削工件7轴向滑动配合，用于定位待刨削工件7；所述支撑垫板62为35cm*30cm*20cm的长方体铝件，右侧与轴向套筒61对齐，内部开设12cm*10cm*10cm的第二通孔，在其顶面设有与支撑垫板62对应设置的两个φ3的销钉孔；两个φ3的分别通过两个轴向套筒61与支撑垫板62上的销钉孔，并固定连接。
43.参照图2所示，所述充电机1包括一个交流电源，所述交流电源与变压器的一次侧连接；所述变压器的二次侧与所述电容器2并联，所述电容器2与所述驱动线圈并联。所述变压器的一次侧串联一个充电机开关。所述触发单元3包括一个触发单元开关，所述触发单元开关与所述驱动线圈串联。还包括一个限流电阻，所述限流电阻与所述驱动线圈串联。
44.图2中，v表示交流电源，c表示电容器2，r表示限流电阻，s1表示充电机开关，s2表示触发单元开关。
45.参照图3所示，本发明还提供了一种采用上述磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置的方法，包括以下步骤：
46.步骤一：将待刨削工件7放置于支撑单元内；
47.步骤二：将刀头52与驱动头51固定，将支撑单元和待刨削工件7水平调整至待刨削位置；
48.步骤三：根据刨削需求，调整充电机1提供的交流电的大小和频率；启动充电机1为电容器2充电；
49.步骤四：启动触发单元3，使电容器2对脉冲发生单元4进行放电，驱动负载5向下运动，刀头52轴向刨削待刨削工件7；
50.步骤五：负载5向上回到初始位置，完成一次刨削。
51.工作原理：充电机1为电容器2充电；启动触发单元3后，电容器2对脉冲发生单元4放电，脉冲发生单元4连接的驱动线圈感生出的涡流磁场与负载5中的放电线圈中电流感生的强磁场方向相反，两磁场斥力推动驱动头51远离脉冲发生单元4连接的放电线圈向下运动，从而推动刀具高速运动轴向刨削工件。
52.在驱动线圈通交流电时，电流的变化会导致磁场的变化，即磁通量的变化，而线圈的特性是，当通过的磁通量变化时，会产生磁感应电流，阻止磁通量的变化。因此通过控制交流电源的大小和频率，可以获得所需的脉冲磁场。根据对刨削力，刨削速度，加工的表面粗糙度等一系列需要，对交流电源进行调整，能够获得所需的脉冲磁场，脉冲磁场会对负载5进行驱动，完成加工需求。
53.本实施例提供的一种磁脉冲加载冲击刨削材料表面强化装置及其方法，通过交流电源对感应线圈通电获得可变的脉冲磁场，使用磁脉冲作为动力，加载速度快，加载力大；能够防止工件表面产生有害的残余拉应力，阻止裂纹扩展，从而获得更好的表面粗糙度，刨削质量好，提高了刨削加工的效率。
54.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。