本發(fā)明涉及一種專用刀柄，尤其是一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄。

背景技術(shù)：

高能微弧火花沉積工藝在表面工程、表面修復(fù)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用，然而，到目前為止，高能微弧火花沉積工藝依然采用手工操作，由于人工因素控制沉積過程，導(dǎo)致沉積效果因人而異，涂層的結(jié)構(gòu)、性能和表觀特征再現(xiàn)性很差，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層表觀特征、涂層結(jié)構(gòu)和涂層性能的精確控制，這使得該工藝在走向大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用過程中面臨著巨大困難，實(shí)現(xiàn)高能微弧火花沉積工藝的自動(dòng)化、數(shù)控化，是該工藝獲得廣泛應(yīng)用必須解決的技術(shù)問題。

在數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，將數(shù)控機(jī)床和高能微弧火花沉積工藝集成起來，建立起高能微弧火花數(shù)控化沉積工藝平臺(tái)，借助數(shù)控機(jī)床的柔性，實(shí)現(xiàn)對(duì)高能微弧火花沉積工藝過程的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層結(jié)構(gòu)、性能和表觀特征的精確控制，成為高能微弧火花沉積工藝未來發(fā)展的必經(jīng)階段。

數(shù)控機(jī)床和高能微弧火花沉積工藝集成的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一種特殊刀柄，該刀柄能在數(shù)控銑床主軸驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也能夠?qū)⒏吣芪⒒』鸹ǔ练e電源正極在刀柄旋轉(zhuǎn)時(shí)能順利傳導(dǎo)到電極。

當(dāng)電極不能上下振動(dòng)，僅能在主軸驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶來沉積過程不容易控制的問題，原因在于要保持持續(xù)的放電，必須要精確控制電極和工件之間的間隙，間隙過大不放電，間隙過小放電微弱甚至和工件接觸短路，非振動(dòng)電極式存在的以上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄，減小沉積控制難度，使高能微弧火花沉積工藝更具柔性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄，包括銑削刀柄、絕緣軸、沉積電源正極軸承、套筒、絕緣套筒、線圈電源正極軸承、線圈、線圈電源負(fù)極軸承、活塞筒、活塞、銷釘、彈簧、鉆夾頭、電極；

所述銑削刀柄包括拉釘、刀柄本體和緊定螺釘；

所述絕緣軸包括刀柄加持部、檔環(huán)、沉積電源正極軸承安裝部和外螺紋鏈接部；

所述沉積電源正極軸承包括接線柱和軸承本體；

所述套筒包括內(nèi)螺紋鏈接部、絕緣套筒連接部和活塞筒連接部；

所述絕緣套筒包括線圈電源正極軸承連接部、線圈連接部和線圈電源負(fù)極軸承連接部；

所述線圈電源正極軸承包括接線柱和軸承本體；

所述線圈電源負(fù)極軸承包括接線柱和軸承本體；

所述活塞筒包括上端內(nèi)螺紋連接部和銷釘孔；

所述活塞包括銷釘孔、彈簧安裝部和鉆夾頭連接部；

所述絕緣軸的刀柄加持部裝入銑削刀柄，并通過緊定螺釘擰緊，沉積電源正極軸承裝配到絕緣軸軸承安裝部，套筒通過內(nèi)螺紋連接部連接到絕緣軸外螺紋連接部，絕緣套筒裝配到套筒連接部，線圈電源正極軸承裝配到絕緣套筒軸承連接部，線圈裝配到絕緣套筒連接部上，絕緣套筒軸承連接部裝配線圈電源負(fù)極軸承，活塞筒上端內(nèi)螺紋連接部擰緊到套筒連接部，通過銷釘連接活塞，在活塞彈簧安裝部處裝配彈簧，活塞下端鉆夾頭連接部上裝配上鉆夾頭，鉆夾頭夾持電極。

進(jìn)一步地，

所述線圈材質(zhì)為鋁質(zhì)、或銅質(zhì)；

所述套筒材質(zhì)工業(yè)變壓器常用材質(zhì)；

所述活塞材質(zhì)為工業(yè)用軟磁性材料：軟鐵、硅鋼、鐵鎳合金、坡莫合金或鐵氧體；

所述絕緣軸和絕緣套筒的材質(zhì)絕緣材質(zhì)：尼龍或聚四氟乙烯。

進(jìn)一步地，

所述接線柱焊接在沉積電源正極軸承外圈上。

所述高能微弧火花沉積機(jī)電源正極接到沉積電源正極軸承接線柱上，負(fù)極連接在待沉積工件上；

所述接線柱焊接在線圈電源正極軸承外圈上；

所述接線柱焊接在線圈電源負(fù)極軸承外圈上；

所述線圈電源正極軸承接線柱和線圈電源負(fù)極軸承接線柱分別接線圈的正負(fù)極。

進(jìn)一步地，所述電極旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由數(shù)控銑床的主軸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述活塞的上下振動(dòng)通過控制線圈的通斷電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述活塞的振動(dòng)頻率由線圈的通/斷電頻率控制。

進(jìn)一步地，所述活塞的振幅通過活塞筒連接部和套筒連接部之間的螺紋調(diào)節(jié)套筒底部與活塞頂部之間間隙實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述彈簧在活塞振動(dòng)過程中始終處于受壓狀態(tài)。

本發(fā)明一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄，減小沉積控制難度，使高能微弧火花沉積工藝更具柔性。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式一所述的一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中1為銑削刀柄，2為絕緣軸，3為沉積電源正極軸承，4為套筒，5為絕緣套筒，6為線圈電源正極軸承，7為線圈，8為線圈電源負(fù)極軸承，9為活塞筒，10為活塞，11為銷釘，12為彈簧，13為鉆夾頭，14為電極；

圖2為具體實(shí)施方式一所述的絕緣軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中2-1為刀柄加（夾）持部，2-2為檔環(huán)，2-3為沉積電源正極軸承安裝部，2-4為外螺紋連接部；

圖3為具體實(shí)施方式一所述的沉積電源正極軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3中3-1為接線柱，3-2為軸承本體；

圖4為具體實(shí)施方式一所述的套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4中4-1為內(nèi)螺紋連接部，4-2為絕緣套筒連接部，4-3為活塞筒連接部；

圖5為具體實(shí)施方式一所述的絕緣套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5中5-1為線圈電源正極軸承連接部，5-2為線圈連接部，5-3為線圈電源負(fù)極軸承連接部；

圖6為具體實(shí)施方式一所述的線圈電源正極軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6中6-1為接線柱，6-2為軸承本體；

圖7為具體實(shí)施方式一所述的線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為具體實(shí)施方式一所述的線圈電源負(fù)極軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8中8-1為接線柱，8-2為軸承本體；

圖9為具體實(shí)施方式一所述的活塞筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9中9-1為上端內(nèi)螺紋連接部，9-2為銷釘孔；

圖10為具體實(shí)施方式一所述的銷釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為具體實(shí)施方式一所述的活塞的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11中10-1為銷釘孔，10-2為彈簧安裝部，10-3為鉆夾頭連接部；

圖12為具體實(shí)施方式一所述的彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為具體實(shí)施方式一所述的鉆夾頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為具體實(shí)施方式一所述的電極的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。

如圖1-14所示的具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄包括銑削刀柄1、絕緣軸2、沉積電源正極軸承3、套筒4、絕緣套筒5、線圈電源正極軸承6、線圈7、線圈電源負(fù)極軸承8、活塞筒9、活塞10、銷釘11、彈簧12、鉆夾頭13、電極14；

所述絕緣軸2的刀柄加（夾）持部2-1裝入銑削刀柄1，并通過緊定螺釘1-3擰緊，沉積電源正極軸承3裝配到絕緣軸軸承安裝部2-3，套筒4通過內(nèi)螺紋連接部4-1連接到絕緣軸外螺紋連接部2-4，絕緣套筒5裝配到套筒連接部4-2，線圈電源正極軸承6裝配到絕緣套筒大端軸承連接部5-1，線圈7裝配到絕緣套筒連接部5-2上，絕緣套筒小端軸承連接部5-3裝配線圈電源負(fù)極軸承8，活塞筒上端內(nèi)螺紋連接部9-1擰緊到套筒連接部4-3，通過銷釘11連接活塞10，在活塞彈簧安裝部10-2處裝配彈簧12，活塞10下端鉆夾頭連接部10-3上裝配上鉆夾頭13，鉆夾頭13夾持電極14。

本實(shí)施方式的原理和優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)施方式一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄解決了高能微弧火花數(shù)控化沉積過程中，電極的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)問題，有效的解決了高能微弧火花沉積電源與數(shù)控機(jī)床之間的機(jī)電接口和電氣接口問題，解決了高能微弧火花電源與電極振動(dòng)控制電源之間的干擾問題，使得通過控制線圈的通電開/合狀態(tài)和頻率，實(shí)現(xiàn)電極按照預(yù)定的頻率和設(shè)定的振幅振動(dòng)，主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)刀柄的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電極以一定的轉(zhuǎn)速和設(shè)定的振幅/頻率振動(dòng)的復(fù)合動(dòng)作，完成旋振式運(yùn)動(dòng)。

二、本實(shí)施方式一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄可以保證高能微弧火花電源和刀柄線圈控制電源之間的電氣隔離，保證沉積電壓的順利傳導(dǎo)和線圈控制信號(hào)的傳輸。

三、本實(shí)施方式為了解決機(jī)床主軸告訴旋轉(zhuǎn)時(shí)線圈控制信號(hào)的傳輸，在絕緣套筒上安裝了線圈電源正極軸承6和線圈電源負(fù)極軸承8，其作用：一是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸承內(nèi)圈隨主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其外圈可以靜止不動(dòng)，便于線圈控制信號(hào)的連接和輸入；二是通過線圈電源正極軸承6和線圈電源負(fù)極軸承8的內(nèi)、外圈及其軸承滾珠，構(gòu)成線圈完整的控制回路：線圈控制電源正極→線圈電源正極軸承6外圈→線圈電源正極軸承6滾珠→線圈電源正極軸承6內(nèi)圈→線圈7→線圈電源負(fù)極軸承8內(nèi)圈→線圈電源負(fù)極軸承8滾珠→線圈電源負(fù)極軸承8外圈→線圈控制電源負(fù)極。

四、本實(shí)施方式為了使電極能夠在被電磁吸力向上運(yùn)動(dòng)后，能在線圈電源斷電后及時(shí)復(fù)位，在活塞處安裝有復(fù)位彈簧12，在電極振動(dòng)過程中，彈簧始終出于受壓狀態(tài)。

五、本實(shí)施方式可以通過旋動(dòng)活塞筒9來調(diào)節(jié)活塞振幅，從而控制電極與工件之間的放電間隙范圍。

六、本實(shí)施方式可以用來通過高能微弧火花沉積工藝制備平面涂層和復(fù)雜曲面涂層。

七、本實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)涂層在數(shù)控代碼控制下，按照既定的沉積路徑，電極以設(shè)定振動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)速，通過旋振運(yùn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)涂層的數(shù)控化制備。

本實(shí)施方式可獲得一種主軸—電磁驅(qū)動(dòng)電極旋振式高能微弧火花沉積刀柄。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是：所述的線圈7的材質(zhì)為鋁質(zhì)或銅質(zhì)。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二的不同點(diǎn)是：所述的套筒4的材質(zhì)為工業(yè)變壓器常用材質(zhì)。其他與具體實(shí)施方式一至二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三的不同點(diǎn)是：所述的活塞10材質(zhì)為工業(yè)用軟磁性材料：軟鐵、硅鋼、鐵鎳合金、坡莫合金或鐵氧體。其他與具體實(shí)施方式一至三相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四的不同點(diǎn)是：所述的絕緣軸2和絕緣套筒5的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)：尼龍或聚四氟乙烯。其他與具體實(shí)施方式一至四相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五的不同點(diǎn)是：所述的接線柱3-1焊接在沉積電源正極軸承3外圈上。其他與具體實(shí)施方式一至五相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六的不同點(diǎn)是：所述的高能微弧火花沉積電源正極接到沉積電源正極軸承接線柱3-1上，負(fù)極連接在待沉積工件上。其他與具體實(shí)施方式一至六相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七的不同點(diǎn)是：所述的接線柱6-1焊接在線圈電源正極軸承6外圈上。其他與具體實(shí)施方式一至七相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八的不同點(diǎn)是：所述的接線柱8-1焊接在線圈電源負(fù)極軸承8外圈上。其他與具體實(shí)施方式一至八相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九的不同點(diǎn)是：所述的線圈電源正極軸承接線柱6-1和線圈電源負(fù)極軸承接線柱8-1分別接線圈7的正負(fù)極。其他與具體實(shí)施方式一至九相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十的不同點(diǎn)是：所述的活塞10的上下振動(dòng)通過控制線圈7的通斷電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。其他與具體實(shí)施方式一至十相同。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一的不同點(diǎn)是：所述的活塞10的振動(dòng)頻率由線圈7的通/斷電頻率控制。其他與具體實(shí)施方式一至十一相同。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十二的不同點(diǎn)是：所述的活塞10的振幅通過活塞筒連接部9-1和套筒連接部4-3之間的螺紋調(diào)節(jié)套筒4與活塞9之間間隙實(shí)現(xiàn)。其他與具體實(shí)施方式一至十二相同。

具體實(shí)施方式十四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十三的不同點(diǎn)是：所述的彈簧12在活塞振動(dòng)過程中始終處于受壓狀態(tài)。其他與具體實(shí)施方式一至十三相同。