CN113369798A - 设备表面修复机床及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于设备表面修复技术领域，具体涉及一种设备表面修复机床及修复方法，尤其适用于炼钢转炉耳轴倾动侧的激光强化修复，所述设备具有圆柱形部件或具有弧面部件，设备表面修复机床包括机床床身、转动圈、转动圈进给组件、转动圈转动组件和至少一个刀架组件，转动圈进给组件设置在机床床身上，与转动圈连接，驱动转动圈进给，转动圈转动组件与转动圈连接，驱动转动圈转动，刀架组件固定在转动圈上。利用本发明提供的机床，在平台上实现对部件的粗加工、激光熔覆、精加工的灵活转换，避免了现有技术存在的多种设备安装找正造成修复精度低的情况发生，同时操作方便，省时省力，修复效率高，缩短了转炉再次投入使用的时间。

Description

设备表面修复机床及修复方法

技术领域

本发明属于设备表面修复技术领域，具体涉及一种设备表面修复机床及修复方法，尤其适用于炼钢转炉耳轴倾动侧的激光强化修复。

背景技术

设备具有的圆柱形部件一般用来与别的部件进行连接，在设备工作过程中，圆柱形部件作为连接部件，非常容易发生磨损，比如炼钢转炉耳轴倾动侧与二次减速机大齿轮内孔的结合部。

目前，大型转炉一般采用顶底复吹的形式，转炉托圈的耳轴与倾动减速机内孔通过两副切向键装配在一起，倾动装置的减速机采用悬挂式安装方式与地面基础相连。在倾动机构驱动下托圈绕耳轴做定轴转动，并带动炉壳旋转，完成钢水倾倒工作。由于炼钢厂转炉安装时二次减速机与传动轴之间间隙配合可能存在问题，或由于耳轴和大齿轮内孔的同心度存在偏差，在长期的使用过程中，致使减速机的孔与托圈的耳轴产生了相对运动，出现了磨损，造成配合间隙增大，切向键不能很好地传递扭矩，转炉在摇炉过程中，会产生较大的冲击。在摇炉过程中，炉子和减速机之间产生较大冲击并存在减速机外逃等重大设备及安全隐患。目前在没有长时间检修工期的情况下，一般采用堆焊+人工修磨的方式处理，由于精度无法保证，只能尽量减小其配合间隙，降低相互窜动，等机会进行完全拆卸后大修。

激光熔覆是一种新的表面改性技术。它是通过不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。激光熔覆技术与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，具有稀释度小、组织细密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大、高精密、高质量、高效率非接触性、洁净无污染参数精密控制和高度自动化等特点，是现代先进技术制造中极为重要的组成部分。

从当前激光熔覆的应用情况来看，主要应用于三个方面：第一、对材料的表面改性，如燃气轮机叶片、轧辊、齿轮等；第二、对产品的表面修复，如转子、磨具、各种轴类件；第三、快速原型制造。如果将激光熔覆技术应用于耳轴倾动测与二次减速机大齿轮内孔配合面的修复，势必会显著提高修复效果，尤其是可以避免变形和焊接应力对基体的再次影响。基于此，本发明提供的机床和方法应运而生。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种设备表面修复机床及修复方法，尤其适用于炼钢转炉耳轴倾动侧的激光强化修复。

本发明是这样实现的，提供一种设备表面修复机床，所述设备具有圆柱形部件或具有弧面部件，设备表面修复机床包括机床床身、转动圈、转动圈进给组件、转动圈转动组件和至少一个刀架组件，转动圈进给组件设置在机床床身上，与转动圈连接，驱动转动圈进给，转动圈转动组件与转动圈连接，驱动转动圈转动，刀架组件固定在转动圈上。

优选地，所述转动圈进给组件包括进给电机和进给丝杠，进给电机固定在所述机床床身侧边，进给丝杠可转动地连接在机床床身上表面，进给电机的输出端与进给丝杠连接，所述转动圈的外侧通过转动轴承连接转动圈支架，转动圈支架的外侧与进给丝杠可前后移动地连接。

进一步优选，在所述机床床身上、所述进给丝杠的两侧，分别设有直线导轨，在所述转动圈支架下端两侧分别设与直线导轨滑动匹配的滑块。

进一步优选，所述转动圈转动组件包括转动电机、驱动齿轮、传动齿轮Ⅰ和传动齿轮Ⅱ，所述转动圈的外侧通过转动轴承连接转动圈支架，转动电机固定在转动圈支架的外侧，转动电机的输出端连接驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮Ⅰ啮合，传动齿轮Ⅰ的一侧与传动齿轮Ⅱ的一侧固定连接，传动齿轮Ⅱ可转动地连接在转动圈支架内，并且在转动圈的外侧设有从动齿圈，传动齿轮Ⅱ与从动齿圈啮合。

进一步优选，所述刀架组件包括刀架调整底板、设置在刀架调整底板上的夹具X向调整组件、连接板、设置在连接板上的夹具Y向调整组件以及夹具，夹具X向调整组件与连接板的下端可移动地连接，夹具Y向调整组件与夹具的下端可移动地连接，夹具上夹设刀头或激光熔覆器。

进一步优选，所述夹具X向调整组件包括X向丝杠和X向手轮，X向丝杠可转动地连接在所述刀架调整底板上，且X向丝杠的端部与X向手轮固定连接，所述连接板的下端与X向丝杠在X方向上可移动地连接。

进一步优选，所述夹具Y向调整组件包括Y向丝杠和Y向手轮，Y向丝杠可转动地连接在所述连接板上，且Y向丝杠的端部与Y向手轮固定连接，所述夹具的下端与Y向丝杠在Y方向上可移动地连接。

进一步优选，所述夹具包括夹具底板、夹具夹紧固定板和夹具夹紧活动板，夹具夹紧固定板固定在夹具底板的一侧，在夹具底板上可转动地连接夹紧丝杠，夹紧丝杠的一端与夹紧手轮固定连接，另一端与夹具夹紧活动板可移动地连接，夹具夹紧活动板与夹具夹紧固定板相对设置。

进一步优选，还包括支架，所述机床床身与支架上端通过调整螺栓连接。

本发明还提供一种设备表面修复方法，所述设备具有圆柱形部件或具有弧面部件，设备表面修复方法包括如下步骤：

1)设备关停，对设备待修复的圆柱形部件的圆形外表面或弧面部件的弧面进行人工打磨除锈，并进行表面着色探伤，拍片记录，测量后确定修复量；

2)根据探伤结果，对待修复面利用气保焊机进行堆焊；

3)在待修复部件对应位置安装根据上述述的设备表面修复机床；

4)利用设备表面修复机床对待修复面依次进行粗加工、精加工，或依次进行粗加工、激光熔覆、精加工；

5)修复完成后，对修复面进行检测，表面着色探伤检查，并拍片做记录。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、利用本发明提供的机床，在平台上实现对部件的粗加工、激光熔覆、精加工的灵活转换，避免了现有技术存在的多种设备安装找正造成修复精度低的情况发生，同时操作方便，省时省力，修复效率高，缩短了转炉再次投入使用的时间；

2、由于二次减速机拆卸后，耳轴就不可以转动，目前还没有相关的设备现场机加，本发明填补了该种情况下的空白。

附图说明

图1是转炉和耳轴的组装结构示意图；

图2是本发明的机床与转炉耳轴的相对安装结构示意图；

图3是本发明的机床结构示意图；

图4是本发明的转动圈转动组件与转动圈连接位置(I位置)放大示意图；

图5是本发明的机床左视图；

图6是本发明机床的俯视图；

图7是本发明机床刀架部位的放大图；

图8是本发明机床的激光熔覆器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例、

本实施例利用本发明提供的机床对炼钢转炉耳轴倾动侧与二次减速机大齿轮内孔的结合部进行修复，参考图1、图2和图3，具体修复包括如下步骤：

1)在设备关停检修前，把耳轴倾动侧与二次减速机大齿轮内孔的结合部的键槽部位旋转到上部；

2)停机拆卸，把二次减速机整个拆除。设备表面修复机床包括支架平台20，所述机床床身1与支架平台20上端通过调整螺栓21连接。在减速机底座部位搭建支架平台20，支架平台20的高度及尺寸范围根据机加设备转动圈2和耳轴的相对位置来定，保证达到两者的同心，并且可以通过调整螺栓21来调整机床床身1的位置；

3)对分离开的转炉耳轴与二次减速机大齿轮内孔的结合部对应的各个待修复面进行人工打磨除锈，并进行表面着色探伤，拍片做记录，测量后确定修复量；

4)根据探伤结果，对待修复面利用气保焊机进行堆焊，包括耳轴配合面的圆弧段及键槽部位，在焊接过程中为了防止变形和缺陷产生，采用双工位、对称焊和断续焊的方式堆焊，并且做好焊前预热和焊后的保温，为了保证焊接量的精确，要提前做好工装，随时测量焊接厚度；

5)在耳轴倾动测安装设备表面修复机床，利用机床对各个工作面依次进行粗加工、精加工，或依次进行粗加工、激光熔覆、精加工；

设备表面修复机床包括机床床身1、转动圈2、转动圈进给组件、转动圈转动组件和至少一个刀架组件，转动圈进给组件设置在机床床身1上，与转动圈2连接，驱动转动圈2进给，转动圈转动组件与转动圈2连接，驱动转动圈2转动，刀架组件固定在转动圈2上。

修复过程中，先将转动圈2通过转动圈进给组件移动到修复起始位置，根据需要进行的修复方式，在刀架组件上安装不同的修复工具，开始修复后，通过转动圈转动组件驱动转动圈2转动，对同一位置的外圆进行修复，完成后通过转动圈进给组件驱动转动圈2进给，对部件外表面水平方向不同位置进行修复，直到修复完成。

参考图6，所述转动圈进给组件包括进给电机3和进给丝杠4，进给电机3固定在所述机床床身1侧边，进给丝杠4可转动地连接在机床床身1上表面，进给电机3的输出端与进给丝杠4连接，所述转动圈2的外侧通过转动轴承5连接转动圈支架6，转动圈支架6的外侧与进给丝杠4可前后移动地连接。

所述进给丝杠4通过至少2个丝杠固定座22连接在所述机床床身1上。

转动圈2进给过程中，进给电机3驱动进给丝杠4在原位转动，由于转动圈支架6进给丝杠4连接，在进给丝杠4的转动过程中，转动圈支架6沿着进给丝杠4前后移动。

优选地，在转动圈支架6的下侧，固定连接一个丝套，丝套与进给丝杠4外表的螺纹匹配，从而实现进给丝杠4转动过程中，丝套带着转动圈2的前后进给。

为了在进给过程中实现对转动圈2的支撑，参考图5，在所述机床床身1上、所述进给丝杠4的两侧，分别设有直线导轨7，在所述转动圈支架6下端两侧分别设与直线导轨7滑动匹配的滑块13。直线导轨7通过把合螺栓23与机床床身1固定连接。

进给过程中，由转动圈进给组件提供进给驱动力，滑块13在直线导轨17上前后滑动，对转动圈2形成支撑。

具体的，参考图4，所述转动圈转动组件包括转动电机8、驱动齿轮9、传动齿轮Ⅰ10和传动齿轮Ⅱ11，所述转动圈2的外侧通过转动轴承5连接转动圈支架6，转动电机8固定在转动圈支架6的外侧，转动电机8的输出端连接驱动齿轮9，驱动齿轮9与传动齿轮Ⅰ10啮合，传动齿轮Ⅰ10的一侧与传动齿轮Ⅱ11的一侧固定连接，传动齿轮Ⅱ11可转动地连接在转动圈支架6内，并且在转动圈2的外侧设有从动齿圈12，传动齿轮Ⅱ11与从动齿圈12啮合。

在驱动转动圈2的转动过程中，转动电机8提供驱动力，带动驱动齿轮9转动，驱动齿轮9带动传动齿轮Ⅰ10转动，传动齿轮Ⅰ10带动传动齿轮Ⅱ11转动，由于传动齿轮Ⅱ11与从动齿圈12啮合，从动齿圈12固定设置在转动圈2的外表面，因此带动转动圈2转动。转动圈2左右两侧，均通过转动轴承5与转动圈支架6内侧的两端连接。从动齿圈12设置在转动圈2外侧壁的中部。

参考图7和图8，所述刀架组件包括刀架调整底板14、设置在刀架调整底板14上的夹具X向调整组件、连接板25、设置在连接板25上的夹具Y向调整组件以及夹具15，夹具X向调整组件与连接板25的下端可移动地连接，夹具Y向调整组件与夹具15的下端可移动地连接，夹具15上夹设刀头或激光熔覆器。

修复过程中，通过夹具X向调整组件调整连接板、夹具Y向调整组件、夹具形成的整体在X方向的位置，通过夹具Y向调整组件调整夹具在Y方向的位置，到达合适位置后，通过刀头或激光熔覆器进行修复。

优选地，所述夹具X向调整组件包括X向丝杠16和X向手轮17，X向丝杠16可转动地连接在所述刀架调整底板14上，且X向丝杠16的端部与X向手轮17固定连接，所述连接板25的下端与X向丝杠16在X方向上可移动地连接。

在X方向的调整过程中，转动X向手轮17，带动X向丝杠16转动，连接板25的下端也通过丝套与X向丝杠16配套连接，因此带动连接板25、夹具Y向调整组件、夹具15的整体在X方向前后移动。

优选地，所述夹具Y向调整组件包括Y向丝杠18和Y向手轮19，Y向丝杠18可转动地连接在所述连接板25上，且Y向丝杠18的端部与Y向手轮19固定连接，所述夹具15的下端与Y向丝杠18在Y方向上可移动地连接。

在Y方向的调整过程中，转动Y向手轮19，带动Y向丝杠18转动，夹具15下端也通过丝套与Y向丝杠18配套连接，因此带动夹具15在Y方向前后移动。

优选地，所述夹具15包括夹具底板1501、夹具夹紧固定板1502和夹具夹紧活动板1503，夹具夹紧固定板1502固定在夹具底板1501的一侧，在夹具底板1501上可转动地连接夹紧丝杠1504，夹紧丝杠1504的一端与夹紧手轮1505固定连接，另一端与夹具夹紧活动板1503可移动地连接，夹具夹紧活动板1503与夹具夹紧固定板1502相对设置。

在对刀头或者激光熔覆器进行夹紧过程中，将刀头或激光熔覆器的一侧紧贴夹具夹紧固定板1502，通过转动夹紧手轮1505，带动夹紧丝杠1504原位转动，夹具夹紧活动板1503的下端也通过丝套与夹紧丝杠1504连接，因此夹具夹紧活动板1503发生沿着夹紧丝杠1504的移动。

6)修复完成后，对修复面进行检测，表面着色探伤检查，并拍片做记录；

7)在精机加前，确认好二次减速机大齿轮内孔的尺寸，根据技术要求的配合间隙，确定修复部位的最终尺寸。

Claims (10)

1.设备表面修复机床，其特征在于，所述设备具有圆柱形部件或具有弧面部件，设备表面修复机床包括机床床身(1)、转动圈(2)、转动圈进给组件、转动圈转动组件和至少一个刀架组件，转动圈进给组件设置在机床床身(1)上，与转动圈(2)连接，驱动转动圈(2)进给，转动圈转动组件与转动圈(2)连接，驱动转动圈(2)转动，刀架组件固定在转动圈(2)上。

2.根据权利要求1所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述转动圈进给组件包括进给电机(3)和进给丝杠(4)，进给电机(3)固定在所述机床床身(1)侧边，进给丝杠(4)可转动地连接在机床床身(1)上表面，进给电机(3)的输出端与进给丝杠(4)连接，所述转动圈(2)的外侧两端通过转动轴承(5)连接转动圈支架(6)，转动圈支架(6)的外侧与进给丝杠(4)可前后移动地连接。

3.根据权利要求2所述的设备表面修复机床，其特征在于，在所述机床床身(1)上、所述进给丝杠(4)的两侧，分别设有直线导轨(7)，在所述转动圈支架(6)下端两侧分别设与直线导轨(7)滑动匹配的滑块(13)。

4.根据权利要求1所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述转动圈转动组件包括转动电机(8)、驱动齿轮(9)、传动齿轮Ⅰ(10)和传动齿轮Ⅱ(11)，所述转动圈(2)的外侧两端通过转动轴承(5)连接转动圈支架(6)，转动电机(8)固定在转动圈支架(6)的外侧，转动电机(8)的输出端连接驱动齿轮(9)，驱动齿轮(9)与传动齿轮Ⅰ(10)啮合，传动齿轮Ⅰ(10)的一侧与传动齿轮Ⅱ(11)的一侧固定连接，传动齿轮Ⅱ(11)可转动地连接在转动圈支架(6)内，并且在转动圈(2)的外侧设有从动齿圈(12)，传动齿轮Ⅱ(11)与从动齿圈(12)啮合。

5.根据权利要求1所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述刀架组件包括刀架调整底板(14)、设置在刀架调整底板(14)上的夹具X向调整组件、连接板(25)、设置在连接板(25)上的夹具Y向调整组件以及夹具(15)，夹具X向调整组件与连接板(25)的下端可移动地连接，夹具Y向调整组件与夹具(15)的下端可移动地连接，夹具(15)上夹设刀头或激光熔覆器。

6.根据权利要求5所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述夹具X向调整组件包括X向丝杠(16)和X向手轮(17)，X向丝杠(16)可转动地连接在所述刀架调整底板(14)上，且X向丝杠(16)的端部与X向手轮(17)固定连接，所述连接板(25)的下端与X向丝杠(16)在X方向上可移动地连接。

7.根据权利要求5所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述夹具Y向调整组件包括Y向丝杠(18)和Y向手轮(19)，Y向丝杠(18)可转动地连接在所述连接板(25)上，且Y向丝杠(18)的端部与Y向手轮(19)固定连接，所述夹具(15)的下端与Y向丝杠(18)在Y方向上可移动地连接。

8.根据权利要求5所述的设备表面修复机床，其特征在于，所述夹具(15)包括夹具底板(1501)、夹具夹紧固定板(1502)和夹具夹紧活动板(1503)，夹具夹紧固定板(1502)固定在夹具底板(1501)的一侧，在夹具底板(1501)上可转动地连接夹紧丝杠(1504)，夹紧丝杠(1504)的一端与夹紧手轮(1505)固定连接，另一端与夹具夹紧活动板(1503)可移动地连接，夹具夹紧活动板(1503)与夹具夹紧固定板(1502)相对设置。

9.根据权利要求1所述的设备表面修复机床，其特征在于，还包括支架平台(20)，所述机床床身(1)与支架平台(20)上端通过调整螺栓(21)连接。

10.设备表面修复方法，其特征在于，所述设备具有圆柱形部件或具有弧面部件，设备表面修复方法包括如下步骤：

1)设备关停，对设备待修复的圆柱形部件的圆形外表面或弧面部件的弧面进行人工打磨除锈，并进行表面着色探伤，拍片记录，测量后确定修复量；

2)根据探伤结果，对待修复面利用气保焊机进行堆焊；

3)在待修复部件对应位置安装根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的设备表面修复机床；

4)利用设备表面修复机床对待修复面依次进行粗加工、精加工，或依次进行粗加工、激光熔覆、精加工；

5)修复完成后，对修复面进行检测，表面着色探伤检查，并拍片做记录。

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