專利名稱：超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置及其 方法，屬于超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置及其方法的改 造技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前用于模具修復(fù)與拋光加工的方法有如下幾種 1、表面鍍覆技術(shù)
鍍覆技術(shù)按鍍覆層形成過程及鍍覆層與基體的結(jié)合機(jī)理可分為如下3
類
1) 熱噴涂熱噴涂是將噴涂粉末加熱到可以相互粘結(jié)的狀態(tài)，并以 一定速度噴射到基材表面，形成覆蓋層的一類技術(shù)，如火焰噴涂、等離子 噴涂、爆炸槍噴涂和超音速噴涂等。其中火焰噴涂、等離子噴涂在模具修 復(fù)中最常用。熱噴涂形成的修復(fù)層與基材之間'為機(jī)械結(jié)合，所以多用于非 沖擊載荷條件下的模具表面改性及形狀修復(fù)。
2) 表面熔覆技術(shù)表面熔覆技術(shù)是新型表面改性技術(shù)，通過在基材 表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的熱源，使與基體表面的薄層一起 熔凝，形成與基體為冶金結(jié)合的添料熔覆層。按熔覆過程中釆用的熱源， 可分為火焰熔覆、氬弧熔覆、激光熔覆?；鹧嫒鄹?、氬弧熔覆用于模具修 復(fù)中，雖然設(shè)備便宜，操作,簡單，但是由于受熱面積過大，引起熱變形， 故，修復(fù)質(zhì)量不是很高。激光熔覆技術(shù)的熔覆熱源能量密度非常高，使熔覆材料選擇范圍大大增加，可獲得與基體冶金結(jié)合的高性能、多用途的熔 覆層。熔覆過程中引起的變形量很小，熔覆層表面平整度高，但是設(shè)備昂 貴，不利與現(xiàn)場(chǎng)的快速修復(fù)。
2、 氣相沉積技術(shù)氣相沉積是通過化學(xué)或熱蒸發(fā)等物理過程，使沉 積材料汽化并在基體表面形成固體膜層的方法。氣相沉積是表面技術(shù)中發(fā) 展迅速、類型較豐富的一種表面覆層技術(shù)，它可以在各種材料的模具表面 沉積多層膜，但是它應(yīng)用于模具修復(fù)中也有許多缺點(diǎn)，如，和基體是物理 機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度不高，設(shè)備復(fù)雜、笨重，不利于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，這些都很 大程度上限制其應(yīng)用場(chǎng)合。
3、 電鍍電鍍是通過電解方法在固體表面上獲得金屬沉積層的電沉
積過程。它可以獲得多種鍍層，通過配置不同的鍍液，使用一套設(shè)備可以 鍍多種金屬，但是設(shè)備與其他加工工藝的設(shè)備相比較復(fù)雜，而且在電鍍的 過程中產(chǎn)生污染嚴(yán)重的電解液體，對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重，與熱噴涂相比涂層 的質(zhì)量沒有那么突出，會(huì)產(chǎn)生有害氣體、煙塵、有害輻射光線，不與基體 表面形成合金，需要修復(fù)的零件尺寸受到電鍍槽的限制， 一些大的零件將 無法電鍍。
4、 電火花沉積修復(fù)電火花沉積技術(shù)(electro sp40rk deposition) 是利用短脈寬、高頻率的脈沖電源把電極材料(陽極)焊接到金屬基體上 的一種脈沖電弧微焊接技術(shù)。電火花沉積技術(shù)(ESD)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠用 低的熱輸入使電極材料與基體合金化結(jié)合。它減少了基體材料組織的熱變 形，熱應(yīng)力；同時(shí)由于涂層與基體是冶金結(jié)合，因此經(jīng)過ESD進(jìn)行表面處理 的工件與等離子噴涂、電化學(xué)電鍍等低熱輸入涂鍍工藝相比其表面具有更 好的機(jī)械性能。與以上其它幾種修復(fù)工藝相比，電火花沉積雖然有以上優(yōu) 點(diǎn)，但是它也有其始終無法突破的瓶頸一一很難獲得超過350 Mm厚度的致 密涂層，這一問題很大地限制了電火花沉積技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合。5、超聲拋光超聲拋光是把具有適當(dāng)輸出功率的超聲振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生 的超聲振動(dòng)能量附加在要修復(fù)的模具表面上，從而使拋光工具與模具表面 以一定的頻率和一定的振幅進(jìn)行超聲高頻機(jī)械振動(dòng)摩擦，達(dá)到為模具拋光 的表面光整加工方法。這一方法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在模具表面光整加工中， 不僅大大節(jié)省了模具修復(fù)后的光整時(shí)間，而且很大程度上降低了模具修復(fù) 的成本。
目前國內(nèi)外模具修復(fù)行業(yè)中，多數(shù)利用上述表面鍍覆技術(shù)、氣相沉積技 術(shù)、電鍍、激光重熔技術(shù)對(duì)失效的模具進(jìn)行修復(fù)，它們或多或少都有明顯 的缺點(diǎn)。目前也有利用電火花沉積技術(shù)用于模具的修復(fù)，但由于是對(duì)電火 花沉積技術(shù)的單純運(yùn)用，但始終不能獲得大修復(fù)厚度的沉積層，很大程度 上限制了這一技術(shù)的推廣
發(fā)明內(nèi)容
:
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種修復(fù)成本低，修復(fù)精度較 高的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的裝置。
本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種方便實(shí)用的超聲輔助電火花沉積修復(fù) 與超聲拋光一體化的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有氣體供給裝置、電源及控制箱、接線、 電極裝置、工件夾頭，其中氣體供給裝置包括有氬氣瓶、壓力減壓表、通 氣軟管，電極裝置包括有外殼、電機(jī)主軸、第一換能器接線桿、第二換能 器接線桿、換能器、電極接線桿、保護(hù)氣體接管、工具材料、裝夾頭、導(dǎo) 電墊片、滑塊、絕緣陶瓷軸、第二換能器導(dǎo)電墊片、第一換能器導(dǎo)電墊片、 絕緣墊片、絕緣墊片、第一換能器接電滾動(dòng)圓盤、第二換能器接電滾動(dòng)圓 盤，其中電機(jī)主軸通過法蘭與換能器連接，換能器的第一換能器接線桿及 第二換能器接線桿分別與第一換能器導(dǎo)電墊片及第二換能器導(dǎo)電墊片連 接，第一換能器導(dǎo)電墊片及第二換能器導(dǎo)電墊片分別與第一換能器接電滾動(dòng)圓盤、第二換能器接電滾動(dòng)圓盤連接，電火花沉積的陽極接線與電極接 線桿連接，電極接線桿與滑塊連接，滑塊與通過絕緣陶瓷軸與裝夾頭連接， 工具材料夾緊在裝夾頭上，接線包括有電機(jī)正負(fù)極接線、換能器的正負(fù)電 極接線和電火花沉積淀的陽極接線五根根線，調(diào)速電機(jī)與電機(jī)正負(fù)極接線 連接，換能器的正負(fù)接線分別與第一換能器接線桿、第二換能器接線桿連 接，通過壓力減壓表與氬氣瓶連接的通氣軟管與電極裝置中的保護(hù)氣體接 管的一端連接，保護(hù)氣體接管的另一端與裝夾頭及工具材料所在的安裝腔 體相通，電源及控制箱中的電源部分包括超聲電源及電火花沉積電源，超 聲電源與換能器連接，電火花沉積電源的陽極與電極接線桿連接，電火花 沉積電源的陰極與工件夾頭連接，被修復(fù)模具裝夾在工件夾頭上。
上述電火花沉積的陽極接線通過外殼所設(shè)的電線、保護(hù)氣體通孔與電 極接線桿連接。
上述換能器的正負(fù)接線通過外殼所設(shè)的電線、保護(hù)氣體通孔分別與第 一換能器接線桿、第二換能器接線桿連接。
上述電極接線桿與外殼之間設(shè)有絕緣墊片。 上述電機(jī)主軸通過法蘭及螺栓、彈簧與換能器連接。 上述調(diào)速電機(jī)通過螺釘固定在外殼上。
上述工具材料為在電火花沉積修復(fù)時(shí)使用的電極材料或在拋光時(shí)使用 的拋光油石。
上述外殼包括有依次連接的外端蓋、二段外殼、三段外殼、四段外殼、 五段外殼、末端端蓋。
上述第一換能器接線桿、第二換能器接線桿通過第一絕緣墊片隔開， 第二換能器導(dǎo)電墊片及第一換能器導(dǎo)電墊片與外殼之間設(shè)有第二絕緣墊 片。
本發(fā)明超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置的加工工藝，其包括如下步驟
l)接通電火花沉積電源，即將電極接線桿接正極，被修復(fù)模具接負(fù)極， 接通調(diào)速電機(jī)及換能器，開啟氣體供給裝置的保護(hù)氣體開關(guān)，手持電極裝 置在被修復(fù)模具表面橫向地來回移動(dòng)，直到修復(fù)到需要的尺寸為止；
2) 根據(jù)被修復(fù)模具的材料特性，在電源及控制箱的控制面板上調(diào)整 各參數(shù)，以便使修復(fù)在最佳工藝參數(shù)下進(jìn)行；
3) 關(guān)閉電火花沉積電源與保護(hù)氣體開關(guān)，把工具材料在電火花沉積
修復(fù)時(shí)使用的電極材料換成拋光油石，對(duì)沉積后的表面進(jìn)行拋光打磨，直
到加工到需要的表面精度；
4) 完成工作后關(guān)閉所有開關(guān)。
本發(fā)明超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的裝置由于釆用 超聲輔助電火花沉積與超聲拋光復(fù)合的結(jié)構(gòu)，利用電火花沉積工藝通過電 能把陽極材料涂鍍到陰極(模具工件)上去的原理和超聲機(jī)械振動(dòng)摩擦作 用的復(fù)合來實(shí)現(xiàn)模具表面缺陷的修復(fù)，同時(shí)在修復(fù)完成后利用了超聲振動(dòng) 的能量可完成修復(fù)后的后續(xù)加工一一對(duì)修復(fù)后的模具表面進(jìn)行機(jī)械打磨。 由于綜合運(yùn)用了電火花沉積加工工藝與超聲拋光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有修復(fù)成 本低，修復(fù)精度較高的特點(diǎn)，超聲輔助電火花沉積與超聲拋光復(fù)合的模具 修復(fù)及拋光的復(fù)合加工不僅能夠?qū)δ＞呤П砻娌牧线M(jìn)行高效率的修復(fù)， 適用于難用大型修復(fù)設(shè)備進(jìn)行修復(fù)的場(chǎng)合，而且其電極裝置巧妙利用了超 聲效應(yīng)和電極高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械磨削效應(yīng)的各自優(yōu)勢(shì)，拓寬了修復(fù)領(lǐng)域，提高 沉積修復(fù)層的質(zhì)量，并且可以在電火花沉積修復(fù)后可利用超聲振動(dòng)和電極 裝置末端的旋轉(zhuǎn)用于修復(fù)層的拋光，加工的精度高，表面質(zhì)量好。本發(fā)明 的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的裝置修復(fù)成本低，修復(fù)精 度較高。本發(fā)明的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的方法操作 簡單，方便實(shí)用。


圖l為本發(fā)明的原理圖2為本發(fā)明電極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3為圖2在換能器旋轉(zhuǎn)90°后的結(jié)構(gòu)示意圖。
l外端蓋；2調(diào)速電機(jī)；3 二段外殼；4螺釘；5電機(jī)主軸；6 電線、保護(hù)氣體通孔；7螺栓；8彈簧；9、 10換能器接線桿；11換 能器；12電極接線桿；13保護(hù)氣體接管；14五段外殼；15絕緣 墊片；16末端端蓋；17工具材料(電極材料或拋光油石)；18裝夾 頭；19導(dǎo)電墊片；20滑塊；21絕緣陶瓷軸；22四段外殼；23、 25換能器導(dǎo)電墊片；24絕緣墊片；26絕緣墊片；27法蘭；28、 29換能器接電滾動(dòng)圓盤；30三段外殼；31氬氣瓶；32壓力減壓表； 33通氣軟管；34電源及控制箱；35接線；36電火花沉積電源的陰 極；37電極裝置；38被修復(fù)模具；39工件夾頭；40外殼。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 2、 3所示，包括有氣體供給裝置、電源 及控制箱34、接線35、電極裝置37、工件夾頭39，其中氣體供給裝置包 括有氬氣瓶31、壓力減壓表32、通氣軟管33，電極裝置37包括有外殼40、 電機(jī)主軸5、第一換能器接線桿9、第二換能器接線桿IO、換能器ll、電 極接線桿12、保護(hù)氣體接管13、工具材料17、裝夾頭18、導(dǎo)電墊片19、 滑塊20、絕緣陶瓷軸21、第二換能器導(dǎo)電墊片23、第一換能器導(dǎo)電墊片 25、絕緣墊片24、絕緣墊片26、第一換能器接電滾動(dòng)圓盤28、第二換能 器接電滾動(dòng)圓盤29，其中電機(jī)主軸5通過法蘭27與換能器11連接，換能 器11的第一換能器接線桿9及第二換能器接線桿10分別與第一換能器導(dǎo) 電墊片25及第二換能器導(dǎo)電墊片23連接，第一換能器導(dǎo)電墊片25及第二換能器導(dǎo)電墊片23分別與第一換能器接電滾動(dòng)圓盤28、第二換能器接電
滾動(dòng)圓盤29連接，電火花沉積的陽極接線與電極接線桿12連接，電極接 線桿12與滑塊20連接，滑塊20與通過絕緣陶瓷軸21與裝夾頭18連接， 工具材料17夾緊在裝夾頭18上，接線35包括有電機(jī)正負(fù)極接線、換能器 的正負(fù)電極接線和電火花沉積淀的陽極接線五根根線，調(diào)速電機(jī)2與電機(jī) 正負(fù)極接線連接，換能器的正負(fù)接線分別與第一換能器接線桿9、第二換 能器接線桿10連接，通過壓力減壓表32與氬氣瓶31連接的通氣軟管33 與電極裝置37中的保護(hù)氣體接管13的一端連接，保護(hù)氣體接管13的另一 端與裝夾頭18及工具材料17所在的安裝腔體相通，電源及控制箱34中的 電源部分包括超聲電源及電火花沉積電源，超聲電源與換能器ll連接，電 火花沉積電源的陽極與電極接線桿12連接，電火花沉積電源的陰極36與 工件夾頭39連接，被修復(fù)模具38裝夾在工件夾頭39上。由于在進(jìn)行修復(fù) 與拋光過程中所受的扭矩力很小，所以直流調(diào)速電機(jī)2可以選擇小功率電 機(jī)。換能器ll選擇夾心式陶瓷壓電換能器，本發(fā)明需要的超聲振動(dòng)功率為 IOOW左右，超聲頻率為20KZH左右，夾心式陶瓷壓電換能器在幾十千赫到 幾十千赫的低頻率正常工作，而且夾心式換能器的夾緊機(jī)構(gòu)有預(yù)緊力，增 大了換能器的機(jī)械強(qiáng)度。調(diào)速電機(jī)2接通直流電后產(chǎn)生0~ 2400r/min的轉(zhuǎn) 速，同時(shí)換能器ll接通電源后將產(chǎn)生縱向的高頻振動(dòng)，換能器ll通過法 蘭27與電機(jī)主軸5連接后，電機(jī)以下的部分將會(huì)獲得高速的旋轉(zhuǎn)與軸向的 高頻振動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)施例中，上述電火花沉積的陽極接線通過外殼40所設(shè)的電線、 保護(hù)氣體通孔6與電極接線桿12連接。上述換能器的正負(fù)接線通過外殼 40所設(shè)的電線、保護(hù)氣體通孔6分別與第一換能器接線桿9、第二換能器 接線桿10連接。
上述電極接線桿12與外殼40之間設(shè)有絕緣墊片15。本實(shí)施例中，上述電機(jī)主軸5通過法蘭27及螺栓7、彈簧8與換能 器11連接。彈簧8的作用是緩沖減振，降低換能器ll產(chǎn)生的高頻軸向振 動(dòng)對(duì)電機(jī)主軸5的影響。上述調(diào)速電機(jī)2通過螺釘4固定在外殼40上。
上述工具材料17為在電火花沉積修復(fù)時(shí)使用的電極材料或在拋光時(shí) 使用的拋光油石，工具材料17在電火花沉積修復(fù)時(shí)使用的電極材料可以選 擇硬質(zhì)合金、模具鋼等，其形狀做成圓柱形，以方便裝夾。
為了方便內(nèi)部零部件的裝配，外殼40分為6段，包括有依次連接的外 端蓋l、 二段外殼3、三段外殼30、四段外殼22、五段外殼14、末端端蓋 16，每段之間通過螺紋連接，其制作材料為鋁合金，而且在外殼的外表面 均要涂鍍一層絕緣材料，其目的是提高安全性，防止漏電，避免對(duì)操作人 員的傷害。
本實(shí)施例中，上述第一換能器接線桿9、第二換能器接線桿10通過 第一絕緣墊片24隔開，第二換能器導(dǎo)電墊片23及第一換能器導(dǎo)電墊片25 與外殼40之間設(shè)有第二絕緣墊片26,第一絕緣墊片24及第二絕緣墊片26 完成對(duì)各部分的絕緣工作。
本發(fā)明超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置的核心部分是 電極裝置，它能夠在修復(fù)時(shí)讓電極材料實(shí)現(xiàn)繞軸的高速旋轉(zhuǎn)與軸向的高頻
超聲振動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，達(dá)到能對(duì)各種形狀的模具大厚度，高表面質(zhì)量表面 修復(fù)。電源及控制箱34中的控制系統(tǒng)包括總控系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)、電極
調(diào)速系統(tǒng)以及保護(hù)氣體控制系統(tǒng)等，該控制體系能通過實(shí)時(shí)控制和協(xié)調(diào)電 參數(shù)、電極旋轉(zhuǎn)速度、保護(hù)氣體的流速，來達(dá)到實(shí)時(shí)合理地組合加工過程 中電能和機(jī)械能，達(dá)到最優(yōu)的加工效果的目的。該控制系統(tǒng)主要包括電源 的電容、電容兩端之間的電壓、沉積厚度監(jiān)測(cè)裝置、加工過程監(jiān)控裝置、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及電源等控制模塊。電源控制系統(tǒng)既可以根據(jù)工作要求的需 要，對(duì)電火花沉積修復(fù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以保障修復(fù)與拋光之間的功能轉(zhuǎn)換。電源及控制箱34中的加工電源是超聲電源與電火花沉積電源的集成 電源，其內(nèi)部包含有相應(yīng)的電源控制系統(tǒng)，且與總控制系統(tǒng)連接，控制系 統(tǒng)能根據(jù)修復(fù)的需要，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、放電頻率、加工電壓等參數(shù)。電源 可以釆取直流電源或脈沖電源等各種形式，電能的傳遞形式和供給能量由 相應(yīng)的電源控制系統(tǒng)來控制。保護(hù)氣體供給系統(tǒng)可以防止修復(fù)時(shí)發(fā)生的電 極材料氧化。
本發(fā)明使電能與機(jī)械能高效結(jié)合，同時(shí)通過電極裝置，不僅把電火花 沉積修復(fù)這一工藝發(fā)揮的淋漓盡致，而且通過引入超聲振動(dòng)的能量，使模 具修復(fù)過程中的修復(fù)與打磨能夠在一臺(tái)設(shè)備上能夠便捷、快速地在一臺(tái)設(shè) 備上進(jìn)行，能夠大大提高修復(fù)效率，節(jié)約修復(fù)成本。同時(shí)，本發(fā)明在電火 花沉積修復(fù)的同時(shí)，融入超聲振動(dòng)后，可以細(xì)化電火花沉積修復(fù)層的晶粒 結(jié)構(gòu)，提高沉積層的結(jié)合強(qiáng)度，而且由于在沉積的過程中，電極具有高頻 的振動(dòng)與高速的旋轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，復(fù)合運(yùn)動(dòng)的引入利于電極材料均勻地沉積 到基體材料上去，從而有利于沉積厚度的提高。另外，本發(fā)明的電極裝置 通過能換器與電機(jī)的柔性結(jié)合，尾端能夠?qū)崿F(xiàn)高速的旋轉(zhuǎn)與超聲的高頻振 動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形式，此獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)形式，不僅能夠有利于保障沉積修復(fù)層 的質(zhì)量，還可以防止電極與被修復(fù)模具長接觸引起的短路，避免了模具表 層的短路燒壞。
本發(fā)明超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置的加工工藝，
其包括如下步驟
l)接通電火花沉積電源，即將電極接線桿12接正極，被修復(fù)模具38 接負(fù)極，接通調(diào)速電機(jī)2及換能器11，開啟氣體供給裝置的保護(hù)氣體開關(guān)， 手持電極裝置37在被修復(fù)模具38表面橫向地來回移動(dòng)，直到修復(fù)到需要的 尺寸為止；
2)根據(jù)被修復(fù)模具38的材料特性，在電源及控制箱34的控制面板上調(diào)整各參數(shù)，以便使修復(fù)在最佳工藝參數(shù)下進(jìn)行；
3) 關(guān)閉電火花沉積電源與保護(hù)氣體開關(guān)，把工具材料17在電火花沉 積修復(fù)時(shí)使用的電極材料換成拋光油石，對(duì)沉積后的表面進(jìn)行拋光打磨，
直到加工到需要的表面精度；
4) 完成工作后關(guān)閉所有開關(guān)。
本發(fā)明高能量密度的脈沖電能通過電極裝置末端的電極材料對(duì)需要 修復(fù)的模具進(jìn)行放電加工，而此時(shí)超聲振動(dòng)的能量通過電極裝置的末端(電 極材料)施加到修復(fù)模具的表面，本發(fā)明方法通過在沉積修復(fù)的同時(shí)輔助 以高頻的超聲振動(dòng)和高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以把強(qiáng)大超聲波施加到模具介面， 使模具表層材料物理效應(yīng)在此發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，進(jìn)而瞬間激活金屬品格中的 粒子，使金屬片相合處的分子相互滲透而有利于金屬的結(jié)合，還能夠使電 極材料均勻，致密地沉積到模具上，同時(shí)涂層不會(huì)驟冷驟熱，避免了由熱 應(yīng)力積累形成的微裂紋，有利于涂層的增厚。修復(fù)步驟完成后，本發(fā)明還 可以利用高頻的超聲振動(dòng)能量和電極的高速旋轉(zhuǎn)來對(duì)修復(fù)后的模具表面進(jìn) 行光整打磨拋光，從而不僅能夠獲得大厚度、高致密、好的表面質(zhì)量的沉 積修復(fù)層，而且大大降低了修復(fù)拋光成本，提高了修復(fù)的效率。
權(quán)利要求
1. 一種超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置，包括有氣體供給裝置、電源及控制箱(34)、接線(35)、電極裝置(37)、工件夾頭(39)，其中氣體供給裝置包括有氬氣瓶(31)、壓力減壓表(32)、通氣軟管(33)，電極裝置(37)包括有外殼(40)、電機(jī)主軸(5)、第一換能器接線桿(9)、第二換能器接線桿(10)、換能器(11)、電極接線桿(12)、保護(hù)氣體接管(13)、工具材料(17)、裝夾頭(18)、導(dǎo)電墊片(19)、滑塊(20)、絕緣陶瓷軸(21)、第二換能器導(dǎo)電墊片(23)、第一換能器導(dǎo)電墊片(25)、絕緣墊片(24)、絕緣墊片(26)、第一換能器接電滾動(dòng)圓盤(28)、第二換能器接電滾動(dòng)圓盤(29)，其中電機(jī)主軸(5)通過法蘭(27)與換能器(11)連接，換能器(11)的第一換能器接線桿(9)及第二換能器接線桿(10)分別與第一換能器導(dǎo)電墊片(25)及第二換能器導(dǎo)電墊片(23)連接，第一換能器導(dǎo)電墊片(25)及第二換能器導(dǎo)電墊片(23)分別與第一換能器接電滾動(dòng)圓盤(28)、第二換能器接電滾動(dòng)圓盤(29)連接，電火花沉積的陽極接線與電極接線桿(12)連接，電極接線桿(12)與滑塊(20)連接，滑塊(20)與通過絕緣陶瓷軸(21)與裝夾頭(18)連接，工具材料(17)夾緊在裝夾頭(18)上，接線(35)包括有電機(jī)正負(fù)極接線、換能器的正負(fù)電極接線和電火花沉積淀的陽極接線五根根線，調(diào)速電機(jī)(2)與電機(jī)正負(fù)極接線連接，換能器的正負(fù)接線分別與第一換能器接線桿(9)、第二換能器接線桿(10)連接，通過壓力減壓表(32)與氬氣瓶(31)連接的通氣軟管(33)與電極裝置(37)中的保護(hù)氣體接管(13)的一端連接，保護(hù)氣體接管(13)的另一端與裝夾頭(18)及工具材料(17)所在的安裝腔體相通，電源及控制箱(34)中的電源部分包括超聲電源及電火花沉積電源，超聲電源與換能器(11)連接，電火花沉積電源的陽極與電極接線桿(12)連接，電火花沉積電源的陰極(36)與工件夾頭(39)連接，被修復(fù)模具(38)裝夾在工件夾頭(39)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述電火花沉積的陽極接線通過外殼(40)所設(shè)的電線、保護(hù) 氣體通孔(6)與電極接線桿(12)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述換能器的正負(fù)接線通過外殼(40)所設(shè)的電線、保護(hù)氣體 通孔(6)分別與第一換能器接線桿(9)、第二換能器接線桿(10)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述電極接線桿(12)與外殼(40)之間設(shè)有絕緣墊片(15)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述電機(jī)主軸(5)通過法蘭(27)及螺栓(7)、彈簧(8) 與換能器(11)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述調(diào)速電機(jī)(2)通過螺釘(4)固定在外殼(40)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝 置，其特征在于上述工具材料(17)為在電火花沉積修復(fù)時(shí)使用的電極材料或在拋光時(shí)使用的拋光油石。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置，其特征在于上述外殼(40)包括有依次連接的外端蓋(1) 、 二段外殼(3)、三段外殼(30)、四段外殼(22)、五段外殼(")、末端端蓋U6)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置，其特征在于上述第一換能器接線桿(9)、第二換能器接線桿(10)通過 第一絕緣墊片(24)隔開，第二換能器導(dǎo)電墊片(23)及第一換能器導(dǎo)電墊片 (25)與外殼"0)之間設(shè)有第二絕緣墊片(26)。
10、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體 化裝置的加工工藝，其特征在于包括如下步驟l)接通電火花沉積電源，即將電極接線桿(12)接正極，被修復(fù)模具(38) 接負(fù)極，接通調(diào)速電機(jī)(2)及換能器(11),開啟氣體供給裝置的保護(hù)氣體 開關(guān)，手持電極裝置(37)在被修復(fù)模具(38)表面橫向地來回移動(dòng)，直到修 復(fù)到需要的尺寸為止；2) 根據(jù)被修復(fù)模具(38)的材料特性，在電源及控制箱(34)的控制面 板上調(diào)整各參數(shù)，以便使修復(fù)在最佳工藝參數(shù)下進(jìn)行；3) 關(guān)閉電火花沉積電源與保護(hù)氣體開關(guān)，把工具材料(17)在電火花沉 積修復(fù)時(shí)使用的電極材料換成拋光油石，對(duì)沉積后的表面進(jìn)行拋光打磨，直到 加工到需要的表面精度；4) 完成工作后關(guān)閉所有開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明是一種超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化裝置及其方法。本發(fā)明超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的裝置包括有氣體供給裝置、電源及控制箱(34)、接線(35)、電極裝置(37)、工件夾頭(39)，其利用電火花沉積工藝和超聲機(jī)械振動(dòng)摩擦作用的復(fù)合來實(shí)現(xiàn)模具表面缺陷的修復(fù)，同時(shí)在修復(fù)完成后利用超聲振動(dòng)的能量可完成對(duì)修復(fù)后的模具表面進(jìn)行機(jī)械打磨。其綜合運(yùn)用了電火花沉積加工工藝與超聲拋光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，故修復(fù)成本低，修復(fù)精度較高，本發(fā)明的復(fù)合加工不僅能夠?qū)δ＞呤П砻娌牧线M(jìn)行高效率的修復(fù)，適用于難用大型修復(fù)設(shè)備進(jìn)行修復(fù)的場(chǎng)合。本發(fā)明的超聲輔助電火花沉積修復(fù)與超聲拋光一體化的方法操作簡單，方便實(shí)用。
文檔編號(hào)B23K9/173GK101284341SQ200810027459
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者李勇勇, 郭鐘寧 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)