CN109396742A - 一种齿形回转类零件自动再制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器零件再制造领域，具体涉及一种齿形回转类零件自动再制造设备，包括底座、中心柱和回转工作台，回转工作台为圆柱形，上部空间被装在回转工作台上的6个防护门均匀的分为6个扇区，每个扇区的回转工作台上装有夹具变位机；中心柱上部与底座边缘之间装有4个横梁升降装置，横梁升降装置的横梁分别横跨第2、3、4、6号扇区上部，2、6号扇区上部的横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标铣削机床，3、4号扇区上部的横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标焊接机床、火焰加热器和温度传感器。本发明设计巧妙，利用PC机操作系统与自动化设备配合，使齿形回转类零件的修复实现自动化，节省成本和劳动力。具有潜在的市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及机器零件再制造领域，具体涉及一种齿形回转类零件自动再制造设备。
背景技术
随着时代的发展，绿色发展已经成为一个重要趋势，我国“十二五”规划的创新型定位就是“绿色发展规划”。目前，齿轮、链轮等齿形回转类零件广泛应用于现代工业，每年因磨损、压溃、点蚀等破坏产生大量失效零件，如果直接将失效零件做报废处理，将极大的浪费资源能源，且失效通常多为齿形受损，通过修复可以二次利用。以矿用刮板输送机传动链轮为例，目前，比较通用的修复方式为：首先通过铣削或者磨削的方式清除齿形表面因使用而产生的疲劳层，之后加热至焊接适宜温度，人工使用普通气保焊丝进行快速堆焊，待堆焊至接近最终尺寸时，换用堆焊专用耐磨焊丝堆焊耐磨层至略大于最终加工尺寸，最后铣削或磨削至最终尺寸，完成零件的修复。由于再制造行业的特殊性，目前，全国从事机械零件修复的企业很多，但都是依靠人工来完成整个过程，基本没有任何自动化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术存在的不足，提供一种齿形回转类零件自动再制造设备。
本发明的技术解决方案是：一种齿形回转类零件自动再制造设备，包括底座、中心柱和回转工作台，所述中心柱固定在所述底座中心，所述回转工作台以所述中心柱为中心在所述底座上回转，所述回转工作台为圆柱形，上部空间被装在所述回转工作台上的6个防护门均匀的分为6个扇区，所述每个扇区的所述回转工作台上装有夹具变位机；所述中心柱上部与所述底座边缘之间固定装有4个横梁升降装置，所述横梁升降装置的横梁分别横跨第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ号所述扇区上部，所述Ⅱ、Ⅵ号扇区上部的所述横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标铣削机床，所述Ⅲ、Ⅳ号扇区上部的所述横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标焊接机床。
进一步的，所述数控三坐标焊接机床包括焊接装置、火焰加热器和温度传感器，所述焊接装置、火焰加热器和温度传感器均与所述PC机通讯连接。
进一步的，还包括手持式三维扫描仪和与所述手持式三维扫描仪连接的PC机，所述PC机装有操作系统，所述PC机与所述回转工作台、夹具变位机、横梁升降装置、数控三坐标铣削机床、数控三坐标焊接机床、火焰加热器和温度传感器通讯连接。
进一步的，所述夹具变位机包括变位装置和回转装置，所述变位装置包括底座，装在所述底座上的蜗轮，在所述蜗轮上部与所述蜗轮相啮合的蜗杆和与所述蜗杆连接的蜗杆驱动装置，还包括与所述蜗杆两端固定连接的连接板，装在所述连接板上的回转装置；所述回转装置包括装在所述连接板上的正反螺杆，还包括左右两侧的卡盘底座，所述左右两侧的卡盘底座底部均设有与所述正反螺杆相配合的螺孔，所述正反螺杆右侧固定装有手轮，所述右侧卡盘底座上部装有右轴承，所述右轴承外圈与所述右侧卡盘底座固定连接，所述右轴承内圈与右传动轴固定连接，所述右传动轴与卡盘右侧固定连接；所述左侧卡盘底座上部装有左轴承，所述左轴承外圈与所述左侧卡盘底座固定连接，所述左轴承内圈与左传动轴固定连接，所述左传动轴还以同步带与固定在所述左侧卡盘底座下部的回转驱动装置连接，所述左传动轴还与卡盘左侧固定连接；所述连接板上在所述正反螺杆前后两侧还装有与所述正反螺杆相平行的导轨，所述左右两侧的卡盘底座底部装有与所述导轨相配合的滑块。
进一步的，所述底座上还装有设备整体防护罩，所述整体防护罩内壁对应Ⅴ号扇区的位置上粘贴有保温材料。
进一步的，还包括一种齿形回转类零件自动再制造设备的零件再制造方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在Ⅰ号扇区内的夹具变位机上安装待修复零件，通过手持式三维扫描仪取得待修复零件的三维数字化模型数据传输给PC机操作系统，PC机操作系统匹配相应的修复程序，同时PC机操作系统控制回转工作台旋转使原位于Ⅰ号扇区内的夹具变位机转至Ⅱ号扇区位置；(2)PC机操作系统控制Ⅱ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标铣削机床与夹具变位机配合，对修复零件的损毁区域进行铣削或打磨至规定尺寸，然后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅲ号扇区位置；(3)PC机操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床的火焰加热器对零件进行预热，温度传感器检测达到可焊温度时，将信息传输给PC机操作系统，PC机操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床的焊接装置与夹具变位机配合，对零件进行逐齿堆焊，堆焊至规定尺寸时，停止焊接，在焊接过程中，温度传感器对焊接温度进行随时监控，火焰加热器对零件加热或停止加热，防止低于或高于可焊温度，停止焊接后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅳ号扇区位置；(4)PC机操作系统控制Ⅳ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床与夹具变位机配合，对零件进行逐齿堆焊耐磨层，堆焊至规定尺寸时，停止堆焊，在堆焊过程中，温度传感器对焊接温度进行随时监控，火焰加热器对零件加热或停止加热，防止低于或高于可焊温度，停止焊接后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅴ号扇区位置；(5)零件在Ⅴ号扇区内进行缓慢降温至标准后，PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅵ号扇区位置；(6)PC机操作系统控制Ⅵ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标铣削机床与夹具变位机配合，逐齿将零件加工至最终尺寸，PC机操作系统控制回转工作台重新旋转至Ⅰ号扇区位置；(7)人工对零件进行探伤检测和表面打磨清理，完成修复。将修复完成的零件从设备取下入库。
本发明针对传统再制造行业面临的产业化、自动化难题，沿用传统再制造工艺路线，通过使用先进的自动化设备和计算机操作系统，使整个齿形回转类零件修复过程自动进行，人只需做一些辅助性工作，从繁重的劳动中解脱出来，将传统人工操作判断交由机器智能操作判断，降低了再制造过程的技术风险，提高了生产效率，自动化再制造至少可以将产品生产效率提高至人工生产效率的200％，在理想条件情况下，可以达到300％。本发明具有潜在的市场价值。
附图说明
图1为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备示意图；
图2为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备去掉整体防护罩后的示意图；
图3为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备去掉整体防护罩后的俯视图；
图4为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备夹具变位机示意图；
图5为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备夹具变位机剖示图；
图6为本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备零件再制造方法流程图。
具体实施方式
以下结合实施例，详细说明本发明一种齿形回转类零件自动再制造设备。
如图1、2、3所示，一种齿形回转类零件自动再制造设备，包括底座1、中心柱2和回转工作台3，所述中心柱2固定在所述底座1中心，所述回转工作台3以所述中心柱2为中心在所述底座1上回转，所述回转工作台3为圆柱形，上部空间被装在所述回转工作台3上的6个防护门31均匀的分为6个扇区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，所述每个扇区的所述回转工作台3上装有夹具变位机4；所述中心柱2上部与所述底座1边缘之间固定装有4个横梁升降装置5，所述横梁升降装置5的横梁51分别横跨第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ号所述扇区上部，所述Ⅱ、Ⅵ号扇区上部的所述横梁升降装置5的横梁51上分别装有数控三坐标铣削机床52，所述Ⅲ、Ⅳ号扇区上部的所述横梁升降装置5的横梁51上分别装有数控三坐标焊接机床53。还包括手持式三维扫描仪6和与所述手持式三维扫描仪6连接的PC机7，所述PC机7装有操作系统，所述PC机7与所述回转工作台3、夹具变位机4、横梁升降装置5、数控三坐标铣削机床52、数控三坐标焊接机床53通讯连接。所述数控三坐标焊接机床53包括焊接装置、火焰加热器和温度传感器，所述焊接装置、火焰加热器和温度传感器均与所述PC机7通讯连接。所述底座1上还装有设备整体防护罩11，所述整体防护罩11内壁对应Ⅴ号扇区的位置上粘贴有保温材料。
进一步的，所述夹具变位机4包括变位装置和回转装置，所述变位装置包括底座41，装在所述底座41上的蜗轮42，在所述蜗轮42上部与所述蜗轮42相啮合的蜗杆43和与所述蜗杆43连接的蜗杆驱动装置44，还包括与所述蜗杆43两端固定连接的连接板45，装在所述连接板45上的回转装置；所述回转装置包括装在所述连接板45上的正反螺杆46，还包括左右两侧的卡盘底座81、82，所述左右两侧的卡盘底座81、82底部均设有与所述正反螺杆46相配合的螺孔，所述正反螺杆46右侧固定装有手轮47，所述右侧卡盘底座82上部装有右轴承821，所述右轴承821外圈与所述右侧卡盘底座82固定连接，所述右轴承821内圈与右传动轴822固定连接，所述右传动轴822与卡盘右侧92固定连接；所述左侧卡盘底座81上部装有左轴承811，所述左轴承811外圈与所述左侧卡盘底座81固定连接，所述左轴承811内圈与左传动轴812固定连接，所述左传动轴812还以同步带813与固定在所述左侧卡盘底座81下部的回转驱动装置814连接，所述左传动轴812还与卡盘左侧91固定连接。所述连接板45上在所述正反螺杆46前后两侧还装有与所述正反螺杆46相平行的导轨48，所述左右两侧的卡盘底座81、82底部装有与所述导轨48相配合的滑块810、820。所述蜗杆驱动装置44、回转驱动装置814均包括伺服电机，所述伺服电机与所述PC机7通讯连接。
进一步的，还包括一种齿形回转类零件自动再制造设备的零件再制造方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在Ⅰ号扇区内的夹具变位机4上安装待修复零件，通过手持式三维扫描仪6取得待修复零件的三维数字化模型数据传输给PC机7操作系统，PC机7操作系统匹配相应的修复程序，同时PC机7操作系统控制回转工作台3旋转使原位于Ⅰ号扇区内的夹具变位机4转至Ⅱ号扇区位置；(2)PC机7操作系统控制Ⅱ号扇区上部横梁升降装置5的横梁51上的数控三坐标铣削机床52与夹具变位机4配合，对修复零件的损毁区域进行铣削或打磨至规定尺寸，后PC机7操作系统控制回转工作台3旋转至Ⅲ号扇区位置；(3)PC机7操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置5的横梁51上数控三坐标焊接机床53的火焰加热器对零件进行预热，温度传感器检测达到可焊温度时，将信息传输给PC机7操作系统，PC机7操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置5的横梁51上的数控三坐标焊接机床53的焊接装置与夹具变位机4配合，对零件进行逐齿堆焊，堆焊至规定尺寸时，停止焊接，在焊接过程中，温度传感器对焊接温度进行随时监控，火焰加热器对零件加热或停止加热，防止低于或高于可焊温度，停止焊接后PC机7操作系统控制回转工作台3旋转至Ⅳ号扇区位置；(4)PC机7操作系统控制Ⅳ号扇区上部横梁升降装置5的横梁51上的数控三坐标焊接机床53与夹具变位机4配合，对零件进行逐齿堆焊耐磨层，堆焊至规定尺寸时，停止堆焊，在堆焊过程中，数控三坐标焊接机床53的温度传感器对焊接温度进行随时监控，停止焊接后PC机7操作系统控制回转工作台3旋转至Ⅴ号扇区位置；(5)零件在Ⅴ号扇区内进行缓慢降温至标准后，PC机7操作系统控制回转工作台3旋转至Ⅵ号扇区位置；(6)PC机7操作系统控制Ⅵ号扇区上部横梁升降装置5的横梁51上的数控三坐标铣削机床52与夹具变位机4配合，逐齿将零件加工至最终尺寸，PC机7操作系统控制回转工作台3重新旋转至Ⅰ号扇区位置；(7)人工对零件进行探伤检测和表面打磨清理，完成修复。将修复完成的零件从设备取下入库。
横梁升降装置5可以由伺服电机驱动丝杠提供横梁升降装置5的横梁51上下移动动力，伺服电机、丝杠安装在中心柱2上部，底座1边缘安装支架，支架上安装滑轨，横梁51外侧以滑块与滑轨连接，横梁51另一侧与丝杠螺母连接。伺服电机与PC机7通讯连接。
回转工作台3可以由伺服电机驱动旋转，伺服电机转动一定角度，回转工作台3旋转一个扇区。伺服电机与PC机7通讯连接。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种齿形回转类零件自动再制造设备，包括底座、中心柱和回转工作台，所述中心柱固定在所述底座中心，所述回转工作台以所述中心柱为中心在所述底座上回转，其特征在于：所述回转工作台为圆柱形，上部空间被装在所述回转工作台上的6个防护门均匀的分为6个扇区，所述每个扇区的所述回转工作台上装有夹具变位机；所述中心柱上部与所述底座边缘之间固定装有4个横梁升降装置，所述横梁升降装置的横梁分别横跨第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ号所述扇区上部，所述Ⅱ、Ⅵ号扇区上部的所述横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标铣削机床，所述Ⅲ、Ⅳ号扇区上部的所述横梁升降装置的横梁上分别装有数控三坐标焊接机床。
2.根据权利要求1所述的一种齿形回转类零件自动再制造设备，其特征在于：还包括手持式三维扫描仪和与所述手持式三维扫描仪连接的PC机，所述PC机装有操作系统，所述PC机与所述回转工作台、夹具变位机、横梁升降装置、数控三坐标铣削机床、数控三坐标焊接机床通讯连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种齿形回转类零件自动再制造设备，其特征在于：所述数控三坐标焊接机床包括焊接装置、火焰加热器和温度传感器，所述焊接装置、火焰加热器和温度传感器均与所述PC机通讯连接。
4.根据权利要求3所述的一种齿形回转类零件自动再制造设备，其特征在于：所述夹具变位机包括变位装置和回转装置，所述变位装置包括底座，装在所述底座上的蜗轮，在所述蜗轮上部与所述蜗轮相啮合的蜗杆和与所述蜗杆连接的蜗杆驱动装置，还包括与所述蜗杆两端固定连接的连接板，装在所述连接板上的回转装置；所述回转装置包括装在所述连接板上的正反螺杆，还包括左右两侧的卡盘底座，所述左右两侧的卡盘底座底部均设有与所述正反螺杆相配合的螺孔，所述正反螺杆右侧固定装有手轮，所述右侧卡盘底座上部装有右轴承，所述右轴承外圈与所述右侧卡盘底座固定连接，所述右轴承内圈与右传动轴固定连接，所述右传动轴与卡盘右侧固定连接；所述左侧卡盘底座上部装有左轴承，所述左轴承外圈与所述左侧卡盘底座固定连接，所述左轴承内圈与左传动轴固定连接，所述左传动轴还以同步带与固定在所述左侧卡盘底座下部的回转驱动装置连接，所述左传动轴还与卡盘左侧固定连接；所述连接板上在所述正反螺杆前后两侧还装有与所述正反螺杆相平行的导轨，所述左右两侧的卡盘底座底部装有与所述导轨相配合的滑块。
5.根据权利要求4所述的一种齿形回转类零件自动再制造设备，其特征在于：所述底座上还装有设备整体防护罩，所述整体防护罩内壁对应Ⅴ号扇区的位置上粘贴有保温材料。
6.根据权利要求5所述的一种齿形回转类零件自动再制造设备的零件再制造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在Ⅰ号扇区内的夹具变位机上安装待修复零件，通过手持式三维扫描仪取得待修复零件的三维数字化模型数据传输给PC机操作系统，PC机操作系统匹配相应的修复程序，同时PC机操作系统控制回转工作台旋转使原位于Ⅰ号扇区内的夹具变位机转至Ⅱ号扇区位置；
(2)PC机操作系统控制Ⅱ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标铣削机床与夹具变位机配合，对修复零件的损毁区域进行铣削或打磨至规定尺寸，然后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅲ号扇区位置；
(3)PC机操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床的火焰加热器对零件进行预热，温度传感器检测达到可焊温度时，将信息传输给PC机操作系统，PC机操作系统控制Ⅲ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床的焊接装置与夹具变位机配合，对零件进行逐齿堆焊，堆焊至规定尺寸时，停止焊接，在焊接过程中，温度传感器对焊接温度进行随时监控，火焰加热器对零件加热或停止加热，防止低于或高于可焊温度，停止焊接后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅳ号扇区位置；
(4)PC机操作系统控制Ⅳ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标焊接机床与夹具变位机配合，对零件进行逐齿堆焊耐磨层，堆焊至规定尺寸时，停止堆焊，在堆焊过程中，温度传感器对焊接温度进行随时监控，火焰加热器对零件加热或停止加热，防止低于或高于可焊温度，停止焊接后PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅴ号扇区位置；
(5)零件在Ⅴ号扇区内进行缓慢降温至标准后，PC机操作系统控制回转工作台旋转至Ⅵ号扇区位置；
(6)PC机操作系统控制Ⅵ号扇区上部横梁升降装置的横梁上的数控三坐标铣削机床与夹具变位机配合，逐齿将零件加工至最终尺寸，PC机操作系统控制回转工作台重新旋转至Ⅰ号扇区位置；
(7)人工对零件进行探伤检测和表面打磨清理，完成修复。将修复完成的零件从设备取下入库。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112589448A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 徐绍波 | 多柱多刀高效复合加工中心 |
| CN112589448B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-07-08 | 徐绍波 | 多柱多刀高效复合加工中心 |
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| CN109396742B (zh) | 2020-12-04 |
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Denomination of invention: An Automatic Remanufacturing Equipment for Toothed Rotary Parts Effective date of registration: 20231030 Granted publication date: 20201204 Pledgee: Beijing Bank Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: QINGDAO OAKE INTELLIGENT SYSTEM CO.,LTD. Registration number: Y2023980063242 |