CN106191858B - 一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄 - Google Patents

一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，铣削刀柄包括拉钉和刀柄本体；绝缘轴包括刀柄加持部、档环、沉积电源正极轴承安装部和外螺纹连接部；沉积电源正极轴承包括接线柱和轴承本体；金属活塞筒包括摆杆连结耳、内螺纹连接部、销轴孔和活塞孔；摆锤包括摆球、摆杆、摆杆—活塞筒连接孔和摆杆—拉杆连接孔；拉杆包括杆体、拉杆—摆杆连接孔和拉杆—销轴连接孔；销轴包括销轴杆和销轴—拉杆连接孔；活塞包括销轴孔和锥面部；轮轴包括销轴孔和小轴承安装部。本发明减小沉积工艺过程控制难度，保证放电过程稳定性，使高能微弧火花沉积工艺更具柔性。

Description

一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄
技术领域
本发明涉及一种专用刀柄，尤其是一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄。
背景技术
近年来高能微弧火花表面强化技术已广泛应用在航空、能源、汽车以及传统机械行业,并通过其独特的工艺特点（如：强化过程中对工件表面热输入量低，强化层与基体间冶金结合，容易实现异种材料焊接，电极材料选择容易等），使这一技术在近年的应用推广中取得快速发展，并确立了其在再制造技术领域中的特殊地位。然而，到目前为止，高能微弧火花沉积工艺依然采用手工操作，由于人工因素控制沉积过程，高能微弧火花沉积工艺手动操作会导致以下问题：
1.沉积效率很低；
2.涂层制备效果因人而异；
3.工艺再现性很差；
4.涂层结构、性能和表观特征不可控；
5.劳动强度大；
手工操作的以上弊端，这使得该工艺在走向大规模工业应用过程中面临着巨大困难，要使高能微弧火花沉积工艺发挥出巨大的工业应用潜力，则实现其工艺过程的自动化、数控化，是该工艺必须经历的阶段。
在数控机床和数控技术飞速发展的当下，将数控技术和高能微弧火花表面强化技术集成起来，建立起一种高能微弧火花数控化沉积工艺平台，借助数控技术软、硬件发展成果，实现对高能微弧火花沉积工艺过程的数控化精确控制，克服手工沉积弊端，从而实现对涂层结构、性能和表观特征的精确控制，成为高能微弧火花沉积工艺未来发展的必经阶段。
将现有数控机床和高能微弧火花沉积工艺集成的关键在于设计一种特殊刀柄，该刀柄能在数控铣床主轴驱动下旋转从而带动电极的旋转，同时也能够将高能微弧火花沉积电源正极在刀柄旋转时能顺利传导到电极。
当电极在数控铣床主轴驱动下，仅能旋转而不具备振动功能时，沉积过程必须严格控制电极—工件间隙：间隙过小，放电微弱甚至于电极挤压工件短路；间隙过大，则不放电。这种数控化沉积工艺对间隙大小的敏感性，带来沉积过程不容易控制、工件水平度和平面度要求很高的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，减小沉积工艺过程控制难度，保证放电过程稳定性，使高能微弧火花沉积工艺更具柔性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其其特征在于，，包括铣削刀柄、绝缘轴、沉积电源正极轴承、金属活塞筒、摆锤、拉杆、小轴承、销轴、活塞、轮轴、钻夹头和电极；
所述铣削刀柄包括拉钉和刀柄本体；
所述绝缘轴包括刀柄加持部、档环、沉积电源正极轴承安装部和外螺纹连接部；
所述沉积电源正极轴承包括接线柱和轴承本体；
所述金属活塞筒包括摆杆连结耳、内螺纹连接部、销轴孔和活塞孔；
所述摆锤包括摆球、摆杆、摆杆—活塞筒连接孔和摆杆—拉杆连接孔；
所述拉杆包括杆体、拉杆—摆杆连接孔和拉杆—销轴连接孔；
所述销轴包括销轴杆和销轴—拉杆连接孔；
所述活塞包括销轴孔和锥面部；
所述轮轴包括销轴孔和小轴承安装部；
所述绝缘轴的刀柄加持部装入铣削刀柄后固定，沉积电源正极轴承装配到绝缘轴电源正极轴承安装部，金属活塞筒通过内螺纹连接部连接到绝缘轴外螺纹连接部，摆锤通过销钉连接在活塞筒摆杆连接耳上，拉杆通过销钉连接到摆锤，拉杆另一端通过销钉连接销轴，销轴穿过轮轴销轴孔，轮轴两端安装上两个小轴承，活塞装入活塞筒的活塞孔，销轴穿过活塞筒销轴孔和活塞销轴孔，活塞锥面部装配钻夹头，钻夹头上夹持电极。
进一步地，所述的刀柄为工业常用的铣削刀柄：有扁尾莫氏圆锥孔刀柄、无扁尾莫氏圆锥孔刀柄、强力夹头刀柄、弹簧卡头刀柄、自动换刀工具锥柄、削平型工具刀柄。
进一步地，所述的绝缘轴根据所用刀柄的不同，其刀柄加持部(2-1)可为圆柱面或锥度面。
进一步地，所述的绝缘轴的材质为尼龙或聚四氟乙烯；所述的金属活塞筒的材质为导电良好的金属材料：铜质、铝质或钢质。
进一步地，所述电极的转速通过数控铣床主轴的转速控制。
进一步地，所述刀柄转速增大时，摆锤带动电极向上运动，刀柄转速减小时，摆锤带动电极向下运动。
进一步地，所述电极的上下振动通过数控程序控制主轴转速，通过主轴的高速—低速旋转，实现电极的上—下振动。
进一步地，所述的沉积电源正极轴承用来连接高能微弧火花电源正极，工件连接高能微弧火花电源负极。
进一步地，金属活塞筒顶紧沉积电源正极轴承内圈，确保电极与沉积电源正极轴承接线柱为同一电位。
进一步地，所述的小轴承的滚动摩擦保证活塞能在摆锤的带动下快速响应其上下振动。
本发明一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，减小沉积工艺过程控制难度，保证放电过程稳定性，使高能微弧火花沉积工艺更具柔性。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄的结构示意图；图1中1为铣削刀柄，2为绝缘轴，3为沉积电源正极轴承，4为金属活塞筒，5为摆锤，6为拉杆，7为小轴承，8为销轴，9为活塞，10为轮轴，11为钻夹头，12为电极。
图2为具体实施方式一所述的绝缘轴的结构示意图；图2中2-1为刀柄加持部，2-2为档环，2-3为沉积电源正极轴承安装部，2-4为外螺纹连接部；
图3为具体实施方式一所述的沉积电源正极轴承的结构示意图；图3中3-1为接线柱，3-2为轴承本体；
图4为具体实施方式一所述的金属活塞筒的结构示意图；图4中4-1为摆杆连结耳，4-2为内螺纹连接部，4-3为销轴孔，4-4活塞孔；
图5为具体实施方式一所述的摆锤的结构示意图；图5中5-1为摆球，5-2为摆杆，5-3为摆杆—活塞筒连接孔，5-4为摆杆—拉杆连接孔；
图6为具体实施方式一所述的拉杆的结构示意图；图6中6-1为杆体，6-2为拉杆—摆杆连接孔；6-3为拉杆—销轴连接孔；
图7为具体实施方式一所述的小轴承的结构示意图；
图8为具体实施方式一所述的销轴的结构示意图；图8中8-1为销轴杆，8-2为销轴—拉杆连接孔；
图9为具体实施方式一所述的活塞的结构示意图；图9中9-1为销轴孔，9-2为锥面部；
图10为具体实施方式一所述的轮轴的结构示意图；图10中10-1为销轴孔，10-2为小轴承安装部；
图11为具体实施方式一所述的钻夹头的结构示意图；
图12为具体实施方式一所述的电极的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1-12所示的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，包括铣削刀柄1、绝缘轴2、沉积电源正极轴承3、金属活塞筒4、摆锤5、拉杆6、小轴承7、销轴8、活塞9、轮轴10、钻夹头11和电极12；
所述铣削刀柄1包括拉钉和刀柄本体；
所述绝缘轴2包括刀柄加持部2-1、档环2-2、沉积电源正极轴承安装部2-3和外螺纹连接部2-4；
所述沉积电源正极轴承3包括接线柱3-1和轴承本体3-2；
所述金属活塞筒4包括摆杆连结耳4-1、内螺纹连接部4-2、销轴孔4-3和活塞孔4-4；
所述摆锤5包括摆球5-1、摆杆5-2、摆杆—活塞筒连接孔5-3和摆杆—拉杆连接孔5-4；
所述拉杆6包括杆体6-1、拉杆—摆杆连接孔6-2和拉杆—销轴连接孔6-3；
所述销轴8包括销轴杆8-1和销轴—拉杆连接孔8-2；
所述活塞9包括销轴孔9-1和锥面部9-2；
所述轮轴10包括销轴孔10-1和小轴承安装部10-2；
所述绝缘轴2的刀柄加持部2-1装入铣削刀柄1后固定，沉积电源正极轴承3装配到绝缘轴2电源正极轴承安装部2-3，金属活塞筒4通过内螺纹连接部4-2连接到绝缘轴外螺纹连接部2-4，摆锤5通过销钉连接在活塞筒摆杆连接耳4-1上，拉杆6通过销钉连接到摆锤5，拉杆6另一端通过销钉连接销轴8，销轴8穿过轮轴销轴孔10-1，轮轴10两端安装上两个小轴承7，活塞9装入活塞筒的活塞孔4-4，销轴8穿过活塞筒销轴孔4-3和活塞销轴孔9-1，活塞锥面部9-2装配钻夹头11，钻夹头11上夹持电极12。
本实施方式的原理和优点：
本实施方式一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄解决了高能微弧火花数控化沉积过程中，电极的振动和旋转问题，有效的解决了高能微弧火花沉积电源与数控机床之间的机电接口和电气接口问题，通过对数控铣床主轴高低转速控制，驱动摆锤带动电极做旋转及上下振动；
二、 本实施方式一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄可以保证高能微弧火花电源和机床控制电源之间的电气隔离，保证沉积电压的顺利传导而不会对数控铣床原有电气状态造成影响；
三、本实施方式可以通过对数控铣床主轴转速的控制，控制摆锤的升降从而带动电极的上下运动，实现电极的旋振式运动，获得一种电极旋振式高能微弧火花数控化沉积工艺；
四、本实施方式可以用来通过高能微弧火花沉积工艺制备平面涂层和复杂曲面涂层；
五、本实施方式可以实现涂层在数控代码控制下，按照既定的沉积路径，电极以设定振动频率和转速，通过旋振运动方式实现涂层的数控化制备。
本实施方式可获得一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄。
具体实施方式二： 本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的刀柄1为工业常用的铣削刀柄：有扁尾莫氏圆锥孔刀柄、无扁尾莫氏圆锥孔刀柄、强力夹头刀柄、弹簧卡头刀柄、自动换刀工具锥柄、削平型工具刀柄。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的绝缘轴根据所用刀柄的不同，其刀柄加持部2-1可为圆柱面或锥度面。其他与具体实施方式一至二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：所述的绝缘轴2的材质为尼龙或聚四氟乙烯；所述的金属活塞筒4的材质为导电良好的金属材料：铜质、铝质或钢质。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：所述的电极转速通过数控铣床主轴的转速控制。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五的不同点是：所述刀柄转速增大时，摆锤带动电极向上运动，刀柄转速减小时，摆锤带动电极向下运动。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是：所述的电极的上下振动通过数控程序控制主轴转速，通过主轴的高速—低速旋转，实现电极的上—下振动。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七的不同点是：所述的沉积电源正极轴承3用来连接高能微弧火花电源正极，工件连接高能微弧火花电源负极。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八的不同点是：所述的金属活塞筒4顶紧沉积电源正极轴承3内圈，确保电极与沉积电源正极轴承接线柱3-1为同一电位。其他与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九的不同点是：所述的小轴承7的滚动摩擦保证活塞11能在摆锤5的带动下快速响应其上下振动。其他与具体实施方式一至九相同。

Claims (10)

1.一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，包括铣削刀柄(1)、绝缘轴(2)、沉积电源正极轴承(3)、金属活塞筒(4)、摆锤(5)、拉杆(6)、小轴承(7)、销轴(8)、活塞(9)、轮轴(10)、钻夹头(11)和电极(12)；
所述铣削刀柄(1)包括拉钉和刀柄本体；
所述绝缘轴(2)包括刀柄加持部(2-1)、档环(2-2)、沉积电源正极轴承安装部(2-3)和外螺纹连接部(2-4)；
所述沉积电源正极轴承(3)包括接线柱(3-1)和轴承本体(3-2)；
所述金属活塞筒(4)包括摆杆连结耳(4-1)、内螺纹连接部(4-2)、销轴孔(4-3)和活塞孔(4-4)；
所述摆锤(5)包括摆球(5-1)、摆杆(5-2)、摆杆—活塞筒连接孔(5-3)和摆杆—拉杆连接孔(5-4)；
所述拉杆(6)包括杆体(6-1)、拉杆—摆杆连接孔(6-2)和拉杆—销轴连接孔(6-3)；
所述销轴(8)包括销轴杆(8-1)和销轴—拉杆连接孔(8-2)；
所述活塞(9)包括销轴孔(9-1)和锥面部(9-2)；
所述轮轴(10)包括销轴孔(10-1)和小轴承安装部(10-2)；
所述绝缘轴(2)的刀柄加持部(2-1)装入铣削刀柄(1)后固定，沉积电源正极轴承(3)装配到绝缘轴(2)电源正极轴承安装部(2-3)，金属活塞筒(4)通过内螺纹连接部(4-2)连接到绝缘轴外螺纹连接部(2-4)，摆锤(5)通过销钉连接在活塞筒摆杆连接耳上，拉杆(6)通过销钉连接到摆锤(5)，拉杆(6)另一端通过销钉连接销轴(8)，销轴(8)穿过轮轴销轴孔(10-1)，轮轴(10)两端安装上两个小轴承(7)，活塞(9)装入活塞筒的活塞孔(4-4)，销轴(8)穿过活塞筒销轴孔(4-3)和活塞销轴孔(9-1)，活塞锥面部(9-2)装配钻夹头(11)，钻夹头(11)上夹持电极(12)。
2.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述的刀柄为工业常用的铣削刀柄：有扁尾莫氏圆锥孔刀柄、无扁尾莫氏圆锥孔刀柄、强力夹头刀柄、弹簧卡头刀柄、自动换刀工具锥柄、削平型工具刀柄。
3.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述的绝缘轴根据所用刀柄的不同，其刀柄加持部(2-1)可为圆柱面或锥度面。
4.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其其特征在于，所述的绝缘轴(2)的材质为尼龙或聚四氟乙烯；所述的金属活塞筒(4)的材质为导电良好的金属材料：铜质、铝质或钢质。
5.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述电极的转速通过数控铣床主轴的转速控制。
6.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述刀柄转速增大时，摆锤带动电极向上运动，刀柄转速减小时，摆锤带动电极向下运动。
7.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述电极的上下振动通过数控程序控制主轴转速，通过主轴的高速—低速旋转，实现电极的上—下振动。
8.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述的沉积电源正极轴承(3)用来连接高能微弧火花电源正极，工件连接高能微弧火花电源负极。
9.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，金属活塞筒(4)顶紧沉积电源正极轴承(3)内圈，确保电极与沉积电源正极轴承接线柱(3-1)为同一电位。
10.根据权利要求1所述的一种主轴—摆锤驱动电极旋振式高能微弧火花沉积刀柄，其特征在于，所述的小轴承(7)的滚动摩擦保证活塞(9)能在摆锤(5)的带动下快速响应其上下振动。
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