1.一种高效超声波强化研磨设备,包括用于对工件进行旋转装夹的旋转装夹机构和用于将研磨料高速撞击在工件的表面的超声加工机构;其特征在于,所述旋转装夹机构包括同轴旋转夹具和用于驱动同轴旋转夹具进行旋转的旋转驱动机构,所述同轴旋转夹具与旋转驱动机构的驱动端连接;
所述超声加工机构包括超声加工座、超声波换能器和超声工具头,所述超声加工座上设有竖向贯穿的高效加工腔,该高效加工腔的内侧壁自下而上往外倾斜,该内侧壁与竖直方向的夹角的范围为25°‑35°;所述超声工具头的一端与超声波换能器连接,另一端延伸至高效加工腔的底部;在工作状态下,研磨料承放在超声工具头延伸至高效加工腔的底部的端面上,工件的待加工的表面放置在高效加工腔的顶部。
2.根据权利要求1所述的高效超声波强化研磨设备,其特征在于,所述同轴旋转夹具包括第一旋转夹具和第二旋转夹具,所述第一旋转夹具与旋转驱动机构的驱动端固定连接,所述第二旋转夹具上设有用于穿过工件的内孔的穿夹部,该穿夹部通过螺纹连接结构与第一旋转夹具连接。
3.根据权利要求1所述的高效超声波强化研磨设备,其特征在于,所述旋转驱动机构包括旋转驱动电机,该旋转驱动电机通过联轴器与同轴旋转夹具连接。
4.根据权利要求1所述的高效超声波强化研磨设备,其特征在于,还包括用于喷射研磨液的喷射机构,该喷射机构包括高压喷头、输送管道和储放容器,所述高压喷头设置在超声加工座的上方,该高压喷头正对着工件的待加工的表面。
5.根据权利要求4所述的高效超声波强化研磨设备,其特征在于,所述研磨液的组分及质量配比为:20%极压添加剂、5%防腐剂、15%渗透剂、5%PH 调节剂、5%表面活性剂、5%PH缓冲剂、5%软化剂、40%水。
6.一种高效超声波强化研磨方法,其特征在于,包括以下步骤:
往超声加工座的高效加工腔中加入研磨料,研磨料承放在超声工具头的顶部;
将待加工的工件装夹在同轴旋转夹具上,使工件的待加工的表面正对着超声加工座的高效加工腔;其中,所述高效加工腔的内侧壁自下而上往外倾斜,该内侧壁与竖直方向的夹角的范围为25°‑35°;
启动旋转驱动机构,同轴旋转夹具带动工件进行旋转;
启动超声波换能器,超声波换能器将电能转换为超声波,再由超声工具头将超声波转换成高频的振动,驱动研磨料高速往上移动,研磨料撞击在旋转的工件上,在工件的表面产生残余压应力,生成强化研磨层。
7.根据权利要求6所述的高效超声波强化研磨方法,其特征在于,在启动超声波换能器之前,打开高压喷头,通过输送管道将研磨液喷在工件的待加工的表面上。
8.根据权利要求6所述的高效超声波强化研磨方法,其特征在于,所述研磨料包括钢珠和研磨粉;所述钢珠的直径为3mm;所述研磨粉选用80目的白刚玉。