專利名稱：便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置及工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置及工藝，屬于 便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置及工藝的改造技術。
背景技術：
目前用于模具修復與拋光加工的方法有如下幾種1、表面鍍覆技術鍍覆技術按鍍覆層形成過程及鍍覆層與基體的結合機理可分為如下3類1)熱噴涂熱噴涂是將粉末狀修復材料加熱熔融狀態(tài)，并以一定速度噴射到基 材表面，形成涂覆層的一類技術，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中最常用。熱噴涂形成的修復層與基材之間 為機械結合，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。2)表面熔焊技術表面熔焊技術是新型表面改性技術，通過在基材表面添加粉 末狀修復材料，并利用高能量密度的熱源，使修復材料與基體表面的薄層一起熔凝，形 成與基體為冶金結合的添料熔覆層。按熔焊過程中采用的熱源，可分為火焰熔焊、氬弧 熔焊、激光熔焊?；鹧嫒酆浮寤∪酆赣糜谀＞咝迯椭?，雖然設備便宜，操作簡單，但 是由于受熱面積過大，引起熱變形，修復質(zhì)量不是很高。激光熔焊技術的熔焊熱源能量 密度非常高，使修復材料選擇范圍大大增加，可獲得與基體冶金結合的高性能、多用途 的熔覆層。熔焊過程中引起的變形量很小，熔覆層表面平整度高，但是設備昂貴，且不 利與現(xiàn)場的快速修復。2、氣相沉積技術氣相沉積是通過化學或熱蒸發(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中發(fā)展迅速、類型較豐富的一 種表面覆層技術，它可以在各種材料的模具表面沉積多層膜，但是它應用于模具修復中 也有許多缺點，如，和基體是物理機械結合，結合強度不高，設備復雜、笨重，不利于 現(xiàn)場修復，這些都很大程度上限制其應用場合。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，使用一套設備可以在模具或零部件表面涂覆 多種金屬，但是電鍍設備比較復雜，而且在電鍍的過程中產(chǎn)生污染嚴重的電解液體，對 環(huán)境污染非常嚴重，與熱噴涂相比涂層的質(zhì)量沒有那么突出，會產(chǎn)生有害氣體、煙塵、 有害輻射光線，涂層結合形勢不理想，需要修復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、電火花沉積修復電火花沉積技術(electro spark 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。電 火花沉積技術(ESD)的主要優(yōu)點是能夠用低的熱輸入使電極材料與基體合金化結合。它 減少了基體材料組織的熱應力累計及熱變形；同時由于涂層與基體是冶金結合，因此經(jīng) 過ESD進行表面處理的工件與等離子噴涂、電化學電鍍等低熱輸入涂鍍工藝相比其表面具有更好的機械性能。與以上其它幾種修復工藝相比，電火花沉積雖然有以上優(yōu)點，但 是它也有其始終無法突破的瓶頸——很難獲得超過370 u m厚度的致密涂層，這一問題很 大地限制了電火花沉積技術的應用場合。5、超聲拋光超聲拋光是把超聲振動系統(tǒng)產(chǎn)生的超聲振動能量附加在要修復的 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行超聲高頻機械 振動摩擦，達到為模具拋光的表面光整加工方法。這一方法已經(jīng)廣泛地應用在模具表面 光整加工中，不僅大大節(jié)省了模具修復后的光整時間，而且很大程度上降低了模具修復 的成本。目前國內(nèi)外模具修復行業(yè)中，多數(shù)利用上述表面涂覆技術、氣相沉積技術、電 鍍、激光熔焊技術對失效的模具進行修復，這些修復方法自身都存在其局限性。目前也 有利用電火花沉積技術用于模具的修復，但由于是對電火花沉積技術的單純運用，但始 終不能獲得大修復厚度的沉積層，很大程度上限制了這一技術的推廣。

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成本低，修復精度較高的便攜 式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種方便實用的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與 拋光一體化裝置的修復與拋光一體化工藝。本發(fā)明的技術方案是本發(fā)明的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化 裝置，包括有為沉積修復營造保護氣氛圍的氣體供給系統(tǒng)、電源及控制箱、接線系統(tǒng)、 超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體、工件夾頭、工具電極，其中超聲輔助電火花沉 積修復及拋光集成體包括有外殼、主軸及超聲振子，超聲振子包括有后匹配蓋、超聲振 子的兩電極片、置于兩電極片之間的壓電陶瓷及置于其中一塊電極片與絕緣片之間的另 一壓電陶瓷、絕緣套、變幅桿、預應力螺釘、夾頭，絕緣套套裝在預應力螺釘?shù)耐鈧龋?絕緣片、其中一壓電陶瓷、其中一電極片、另一壓電陶瓷及另一電極片、后匹配蓋依次 套裝在絕緣套的外側，且預應力螺釘與變幅桿連接，將所述順序排列的各零部件連接成 一個整體，夾頭固定在變幅桿上，工具電極固定在夾頭上，電源及控制箱包括超聲電源 與電火花沉積電源的集成電源及微型調(diào)速電機，安裝在控制箱內(nèi)部的微型調(diào)速電機的輸 出軸通過軟軸傳動系統(tǒng)與主軸連接，主軸與超聲振子中的變幅桿連接，工件夾頭與電火 花沉積電源的陰極連接，工件裝夾在工件夾頭上，超聲振子的兩電極片通過接線系統(tǒng)與 超聲電源連接；變幅桿通過接線系統(tǒng)與電火花沉積電源的陽極連接，上述工具電極包括 電火花沉積修復時使用的電極以及超聲拋光時的油石。上述夾頭置于變幅桿所設的錐孔內(nèi)，螺帽與變幅桿采用螺紋連接鎖緊夾頭，工 具電極固定在夾頭所設的內(nèi)孔中。上述主軸通過變幅桿上所設錐度法蘭盤和超聲振子連接，并用軸端蓋壓緊超聲 振子實現(xiàn)軸向定位；主軸與外殼之間通過軸承聯(lián)接。上述外殼包括由耐熱絕緣塑料做出，并依次螺紋聯(lián)接的第一段外殼、第二段外 殼、第三段外殼以及第四段外殼。上述氣體供給系統(tǒng)包括有氬氣瓶、壓力減壓表、通氣軟管；通過壓力減壓表與氬氣瓶連接的通氣軟管安裝在第四段外殼的通氣軟管槽孔內(nèi)。上述主軸的外側還裝設有滑環(huán)，滑環(huán)的定子端通過周向布置的螺釘固定連接在 外殼上，滑環(huán)的轉(zhuǎn)子端通過螺釘固定在主軸上，實現(xiàn)滑環(huán)轉(zhuǎn)動端與主軸一起旋轉(zhuǎn)動作。上述接線系統(tǒng)包括有超聲振子正負極接線a、b，以及電火花沉積陽極接線C三 條接線；超聲振子正負極接線a、b由超聲電源輸出端通過滑環(huán)定子進線孔接入高速滑環(huán) 定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線導出，并通過導線通孔后分別連接到超聲振子的兩電極 片上，采用焊接方式聯(lián)接；電火花沉積的陽極接線c由電火花沉積電源的陽極輸出端通 過滑環(huán)定子進線孔]接入高速滑環(huán)定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線導出，并通過導線通孔 后經(jīng)裝置空隙連接到變幅桿小端，采用焊接形式連接；電火花沉積電源的陰極與工件夾 頭連接，工件裝夾在工件夾頭上；微型調(diào)速電機的正負極接線在電源控制箱內(nèi)與對應電 源輸出端連接。上述軟軸傳動系統(tǒng)包括軟軸外接套、軟軸軟管、軟軸軸芯；其中軟軸外接套與 軟軸軟管連接，軟軸外接套的一端通過軸向分布的螺釘固定在電柜箱壁上，另一端也通 過軸向分布的螺釘固定在第一段外殼上；微型調(diào)速電機的輸出軸通過軟軸軟管與主軸連 接，并采用緊定螺釘固定。上述超聲振子接線a、b采用焊接方式連接到超聲振子的兩電極片上；電火花沉 積的陽極接線c采用焊接形式連接到變幅桿小端；軟軸外接套與軟軸軟管之間采用螺紋 連接。本發(fā)明便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置的加工工藝，包括以 下步驟1)根據(jù)被修復模具材料選擇合適的電極修復材料，并正確裝夾；2)開啟電源，包括電火花沉積電源、超聲電源以及微型調(diào)速直流電機電源，并 開啟保護氣體供給系統(tǒng)開關，在電源及控制箱的控制面板上調(diào)整相應參數(shù)，手持超聲輔 助電火花沉積與超聲拋光一體化裝置在待修復模具或零部件表面往復移動，修復尺寸達 到或稍微超過修復要求時，修復階段完成；3)關閉所有電源，把修復電極材料取下，換上超聲拋光工具材料，再開啟超聲 電源及電機電源，對沉積修復后的表面進行拋光打磨，以達到模具或零部件表面所需表 面質(zhì)量要求；4)完成上述工序后，即完成了模具或零部件的修復與拋光，切斷所有電源開關。本發(fā)明由于采用超聲輔助電火花沉積與超聲拋光復合的結構，其與現(xiàn)有技術相 比，具有如下特點1)本發(fā)明集超聲加工功能和電火花加工功能于一身，達到一機多功能的目的， 能夠有效降低企業(yè)設備購置成本。2)本發(fā)明便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置利用電火花沉積工 藝的脈沖能量把陽極材料沉積到陰極(模具或零部件表面)與高頻超聲振動的復合來實現(xiàn) 模具表面缺陷的修復，達到模具外型尺寸的要求；本發(fā)明在修復完成后再利用旋轉(zhuǎn)電極 和超聲振動的能量實現(xiàn)修復的后續(xù)加工——對修復后的模具表面進行機械打磨拋光，達 到表面質(zhì)量的要求。
3)本發(fā)明超聲輔助電火花沉積一體化裝置利用超聲高頻振動下的晶粒細化、有 效防止電極粘結現(xiàn)象等作用和電極高速旋轉(zhuǎn)機械磨削效應，使得沉積層組織更加縝密， 能夠提高沉積修復層的質(zhì)量，并可以實現(xiàn)不同種鋼材之間的沉積，拓寬了修復領域。4)本發(fā)明超聲輔助電火花沉積與超聲拋光一體化裝置采用軟軸傳遞扭矩的手持 式設計，有效減少操作人員手持重量，適合任何場合的修復加工。本發(fā)明便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置綜合運用了電火花沉 積加工工藝與超聲拋光技術的優(yōu)點，具有修復成本低，修復精度較高的特點。本發(fā)明的 超聲輔助電火花沉積修復與超聲拋光一體化的方法操作簡單，方便實用。


圖1為發(fā)明裝置的原理示意圖；圖2為發(fā)明軟軸與電機連接端的結構示意圖；圖3為發(fā)明集成體的結構示意圖；圖4為發(fā)明第一段外殼的端視圖。A.氣體供給系統(tǒng)、B.電源及控制箱、1.氬氣瓶、2.壓力減壓表、3.通氣軟管、 4.接線、5.軟軸傳動系統(tǒng)、6.超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體、7.工件、8.工件夾 頭、9.電火花陰極接線、10.微型調(diào)速電機、11.電柜箱壁、12.螺釘、13.螺釘、14.軟軸 外接套、15.軟軸軟管、16.軟軸軸芯、17.第一段外殼、18.滑環(huán)、19.第二段外殼、20.軸 承、21.主軸、22.第三段外殼、23.軸承、24.軸承擋圈、25.軸端蓋、26.第四段外殼、 27.螺帽、28.通氣軟管槽孔、29.工具電極、30.夾頭、31.變幅桿、32、錐度法蘭盤、 33.絕緣片、34.壓電陶瓷、35.電極片、36.絕緣套、37.后匹配蓋、38.預緊螺釘、39.導 線通孔、40.滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線、41.滑環(huán)轉(zhuǎn)子固定螺釘、42.滑環(huán)定子固定螺釘、43.滑環(huán)定子 進線孔。
具體實施例方式實施例本發(fā)明的結構示意圖如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明的便攜式超聲輔助電火花沉 積修復與拋光一體化裝置，包括有為沉積修復營造保護氣氛圍的氣體供給系統(tǒng)A、電源 及控制箱B、接線系統(tǒng)4、超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體6、工件夾頭8、工具電 極29，其中超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體6包括有外殼、主軸21及超聲振子， 超聲振子包括有后匹配蓋37、超聲振子的兩電極片35、置于兩電極片35之間的壓電陶 瓷34及置于其中一塊電極片35與絕緣片33之間的另一壓電陶瓷34、絕緣套36、變幅桿 31、預應力螺釘38、夾頭30，其中絕緣套36套裝在預應力螺釘38的外側，絕緣片33、 其中一壓電陶瓷34、其中一電極片35、另一壓電陶瓷34及另一電極片35、后匹配蓋37 依次套裝在絕緣套36的外側，且預應力螺釘38與變幅桿31連接，將所述順序排列的各 零部件連接成一個整體，夾頭30固定在變幅桿31上，工具電極29固定在夾頭30上，電 源及控制箱B包括超聲電源與電火花沉積電源的集成電源及微型調(diào)速電機10，安裝在控 制箱B內(nèi)部的微型調(diào)速電機10的輸出軸通過軟軸傳動系統(tǒng)5與主軸21連接，主軸21與 超聲振子中的變幅桿31連接，工件夾頭8與電火花沉積電源的陰極9連接，工件7裝夾在工件夾頭8上，超聲振子的兩電極片35通過接線系統(tǒng)4與超聲電源連接；變幅桿31通 過接線系統(tǒng)4與電火花沉積電源的陽極連接，上述工具電極29包括電火花沉積修復時使 用的電極以及超聲拋光時的油石。超聲振子在超聲脈沖信號的激勵下產(chǎn)生縱振，并經(jīng)變 幅桿31放大傳遞到工具電極29上，安裝在電源及控制箱B內(nèi)部的微型調(diào)速電機10的輸 出扭矩通過軟軸傳動系統(tǒng)5傳遞給主軸21，因主軸21與超聲振子連接，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動作， 即工具電極獲得了旋轉(zhuǎn)運動；從而使工具電極獲得了縱振與旋轉(zhuǎn)動作的復合運動。本實施例中，上述夾頭30置于變幅桿31的錐孔內(nèi)，夾頭螺帽27與變幅桿31采 用螺紋連接來鎖緊夾頭30，工具電極29固定在夾頭30所設的內(nèi)孔中。本實施例中，上述主軸21通過變幅桿31上所設錐度法蘭盤32和超聲振子連 接，以保證安裝時的同軸度要求，并用軸端蓋25壓緊超聲振子實現(xiàn)軸向定位；主軸21與 外殼之間通過軸承20、23聯(lián)接。另外，上述外殼包括由耐熱絕緣塑料做出，并依次螺紋聯(lián)接的第一段外殼17、 第二段外殼19、第三段外殼22以及第四段外殼26。本實施例中，上述氣體供給系統(tǒng)A包括有氬氣瓶1、壓力減壓表2、通氣軟管 3 ；通過壓力減壓表2與氬氣瓶1連接的通氣軟管3安裝在第四段外殼26的通氣軟管槽孔 28內(nèi)，為工具電極營造保護氣氛圍。另外，上述主軸21的外側還裝設有滑環(huán)18，滑環(huán)18的定子端通過周向布置的螺 釘42固定連接在外殼上，滑環(huán)18的轉(zhuǎn)子端通過螺釘41固定在主軸21上，實現(xiàn)滑環(huán)轉(zhuǎn)動 端與主軸21 —起旋轉(zhuǎn)動作。本實施例中，上述接線系統(tǒng)4包括有超聲振子正負極接線a、b，以及電火花沉 積陽極接線c三條接線；超聲振子正負極接線a、b由超聲電源輸出端通過滑環(huán)定子進線 孔43接入高速滑環(huán)定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線40導出，并通過導線通孔39后分別 連接到超聲振子的兩電極片35上，采用焊接方式聯(lián)接；電火花沉積的陽極接線c由電火 花沉積電源的陽極輸出端通過滑環(huán)定子進線孔43接入高速滑環(huán)定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn) 子出線40導出，并通過導線通孔39后經(jīng)裝置空隙連接到變幅桿小端，采用焊接形式連 接；工件夾頭8與電火花沉積電源的陰極9連接，工件7裝夾在工件夾頭8上；微型調(diào)速 電機10的正負極接線在電源控制箱內(nèi)與對應電源輸出端連接。上述工件夾頭8在未加工 狀態(tài)時可移動，加工時工件夾頭8夾持工件7或模具。本實施例中，上述軟軸傳動系統(tǒng)5包括軟軸外接套14、軟軸軟管15、軟軸軸芯 16；其中軟軸外接套14與軟軸軟管15連接，軟軸外接套14的一端通過軸向分布的螺釘 12固定在電柜箱壁11上，另一端也通過軸向分布的螺釘12固定在第一段外殼17上；微 型調(diào)速電機10的輸出軸通過軟軸軟管15與主軸21連接，并采用緊定螺釘13固定。本實施例中，上述超聲振子正負極接線a、b采用焊接方式連接到超聲振子的兩 電極片35上；電火花沉積的陽極接線c采用焊接形式連接到變幅桿31的小端；軟軸外接 套14與軟軸軟管15之間采用螺紋連接。本發(fā)明便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置的加工工藝，包括以 下步驟1)根據(jù)被修復模具材料選擇合適的電極修復材料，并正確裝夾；2)開啟電源，包括電火花沉積電源、超聲電源以及微型調(diào)速直流電機電源，并開啟保護氣體供給系統(tǒng)開關，在電源及控制箱的控制面板上調(diào)整相應參數(shù)，手持超聲輔 助電火花沉積與超聲拋光一體化裝置在待修復模具或零部件表面往復移動，修復尺寸達 到或稍微超過修復要求時，修復階段完成；3)關閉所有電源，把修復電極材料取下，換上超聲拋光工具材料，再開啟超聲 電源及電機電源，對沉積修復后的表面進行拋光打磨，以達到模具或零部件表面所需表 面質(zhì)量要求；4)完成上述工序后，即完成了模具或零部件的修復與拋光，切斷所有電源開關。本實施例中，由于在進行修復與拋光過程中所受的扭矩很小，所以直流調(diào)速電 機可以選擇小功率電機。超聲振子選擇夾心式陶瓷壓電超聲振子，本發(fā)明需要的超聲振 動功率為100W左右，超聲頻率為41KZH左右。夾心式陶瓷壓電超聲振子在十幾千赫到 幾十千赫的低頻率正常工作，而且夾心式超聲振子聯(lián)接螺栓有預緊力，增大了超聲振子 的機械強度。調(diào)速電機接通直流電后產(chǎn)生0 2000r/min的轉(zhuǎn)速，同時超聲振子接通電 源后將產(chǎn)生縱向的高頻振動，超聲振子通過前匹配塊與主軸連成一體，經(jīng)由電機帶動， 電機以下的部分將會獲得高速的旋轉(zhuǎn)與軸向高頻振動的復合運動。本發(fā)明便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，在修復時電極材料 能夠?qū)崿F(xiàn)繞軸的高速旋轉(zhuǎn)與軸向的高頻超聲振動的旋振復合運動，達到能對各種形狀的 模具大厚度，高表面質(zhì)量的修復。電源控制系統(tǒng)既可以根據(jù)修復工作的需要，調(diào)整電機 轉(zhuǎn)速、放電頻率、加工電壓等參數(shù)，也可以保障修復與拋光之間的功能轉(zhuǎn)換。電源及控 制箱中的加工電源是超聲電源與電火花沉積電源的集成電源，可以采取直流電源或脈沖 電源等各種形式。保護氣體供給系統(tǒng)可以防止修復時發(fā)生的電極材料氧化。本發(fā)明使電能與機械能高效結合，同時通過超聲輔助電火花沉積修復及拋光集 成體，不僅把電火花沉積修復這一工藝發(fā)揮的淋漓盡致，而且通過引入超聲振動的能 量，使模具修復過程中的修復與打磨能夠在一臺設備上能夠便捷、快速地在一臺設備上 進行，能夠大大提高修復效率，節(jié)約修復成本。本發(fā)明在電火花沉積修復的同時，融入 超聲振動后，可以細化電火花沉積修復層的晶粒結構，提高沉積層的結合強度.而且由于 在沉積的過程中，電極具有高頻的振動與高速的旋轉(zhuǎn)復合運動，復合運動的引入利于電 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 裝置通過主軸與電機的柔性結合，使工作電極能夠?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)與高頻超聲振動的復合 運動形式，此獨特的運動形式，不僅能夠有利于保障沉積修復層的質(zhì)量，還可以防止電 極與被修復模具長時間接觸引起的短路，避免了模具表層的短路燒壞。本發(fā)明方法通過在沉積修復的同時輔助以高頻的超聲振動和高速旋轉(zhuǎn)運動，可 以把超聲能量施加到需要修復的模具表面，使模具表層材料物理效應在此發(fā)生強烈反 應，進而瞬間激活金屬晶格中的粒子，使分子相互滲透而有利于金屬的結合，更加有利 于熔融的電極材料致密地沉積到模具上；此外，超聲高頻振動能夠有效避免沉積層局部 的驟冷驟熱現(xiàn)象，減少甚至是杜絕了由熱應力積累形成的微裂紋，有利于涂層的增厚。 在修復步驟完成后，在不更換設備的情況下，可以利用本發(fā)明裝置的高頻超聲拋光功能 直接對修復后的模具表面進行打磨拋光，不僅能夠獲得大厚度、高致密、好的表面質(zhì)量 的沉積修復層，而且大大降低了修復拋光成本，提高了修復的效率，更能夠為企業(yè)節(jié)約大量的設備購置成本。
權利要求
1.一種便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，包括有為沉積修復營造 保護氣氛圍的氣體供給系統(tǒng)(A)、電源及控制箱(B)、接線系統(tǒng)(4)、超聲輔助電火花沉 積修復及拋光集成體(6)、工件夾頭(8)、工具電極(29)，其特征在于超聲輔助電火花 沉積修復及拋光集成體(6)包括有外殼、主軸(21)及超聲振子，其中超聲振子包括有后 匹配蓋(37)、超聲振子的兩電極片(35)、置于兩電極片(35)之間的壓電陶瓷(34)及置 于其中一塊電極片(35)與絕緣片(33)之間的另一壓電陶瓷(34)、絕緣套(36)、變幅桿 (31)、預應力螺釘(38)、夾頭(30)，其中絕緣套(36)套裝在預應力螺釘(38)的外側， 絕緣片(33)、其中一壓電陶瓷(34)、其中一電極片(35)、另一壓電陶瓷(34)及另一電 極片(35)、后匹配蓋(37)依次套裝在絕緣套(36)的外側，且預應力螺釘(38)與變幅桿 (31)連接，將所述順序排列的各零部件連接成一個整體，夾頭(30)固定在變幅桿(31) 上，工具電極(29)固定在夾頭(30)上，電源及控制箱(B)包括超聲電源與電火花沉積電 源的集成電源及微型調(diào)速電機(10)，安裝在控制箱(B)內(nèi)部的微型調(diào)速電機(10)的輸出 軸通過軟軸傳動系統(tǒng)(5)與主軸(21)連接，主軸(21)與超聲振子中的變幅桿(31)連接， 工件夾頭(8)與電火花沉積電源的陰極(9)連接，工件(7)裝夾在工件夾頭(8)上，超聲 振子的兩電極片(35)通過接線系統(tǒng)(4)與超聲電源連接；變幅桿(31)通過接線系統(tǒng)(4) 與電火花沉積電源的陽極連接，上述工具電極(29)包括電火花沉積修復時使用的電極以 及超聲拋光時的油石。
2.根據(jù)權利要求1所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述夾頭(30)置于變幅桿(31)所設的錐孔內(nèi)，螺帽(27)與變幅桿(31)采用螺紋連 接鎖緊夾頭(30)，工具電極(29)固定在夾頭(30)所設的內(nèi)孔中。
3.根據(jù)權利要求1所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述主軸(21)通過變幅桿(31)上所設錐度法蘭盤(32)和超聲振子連接，并用軸端 蓋(25)壓緊超聲振子實現(xiàn)軸向定位；主軸(21)與外殼之間通過軸承(20、23)聯(lián)接。
4.根據(jù)權利要求3所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述外殼包括由耐熱絕緣塑料做出，并依次螺紋聯(lián)接的第一段外殼(17)、第二段外 殼(9)、第三段外殼(22)以及第四段外殼(26)。
5.根據(jù)權利要求1所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述氣體供給系統(tǒng)(A)包括有氬氣瓶(1)、壓力減壓表(2)、通氣軟管(3)；通過壓 力減壓表(2)與氬氣瓶(1)連接的通氣軟管(3)安裝在第四段外殼(26)的通氣軟管槽孔 (28)內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述主軸(21)的外側還裝設有滑環(huán)(18)，滑環(huán)的定子端通過周向布置的螺釘(42)固 定連接在外殼上，滑環(huán)的轉(zhuǎn)子端通過螺釘(41)固定在主軸(21)上，實現(xiàn)滑環(huán)轉(zhuǎn)動端與主 軸(21) —起旋轉(zhuǎn)動作。
7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化 裝置，其特征在于上述接線系統(tǒng)(4)包括有超聲振子正負極接線a、b，以及電火花沉積 陽極接線c三條接線；超聲振子正負極接線a、b由超聲電源輸出端通過滑環(huán)定子進線孔 (43)接入高速滑環(huán)定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線(40)導出，并通過導線通孔(39)后分 別連接到超聲振子的兩電極片(35)上；電火花沉積的陽極接線c由電火花沉積電源的陽極輸出端通過滑環(huán)定子進線孔(43)接入高速滑環(huán)定子端，再由高速滑環(huán)轉(zhuǎn)子出線(40)導 出，并通過導線通孔(39)后經(jīng)裝置空隙連接到變幅桿(31)的小端；微型調(diào)速電機(10) 的正負極接線在電源控制箱內(nèi)與對應電源輸出端連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述軟軸傳動系統(tǒng)(5)包括軟軸外接套(14)、軟軸軟管(15)、軟軸軸芯(16)；其中 軟軸外接套(14)與軟軸軟管(15)連接，軟軸外接套(14)通過周向分布的4個螺釘(12) 固定在電柜箱壁(11)及第一段外殼(17)上；微型調(diào)速電機(10)的輸出軸通過軟軸軸芯 (16)與主軸(21)連接，并采用緊定螺釘(13)固定。
9.根據(jù)權利要求8所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置，其特征 在于上述超聲振子正負極接線a、b采用焊接方式連接到超聲振子的兩電極片(35)上；電 火花沉積陽極接線c采用焊接形式連接到變幅桿(31)的小端；軟軸外接套(14)與軟軸軟 管(15)之間采用螺紋連接。
10.一種根據(jù)權利要求1所述的便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置的 加工工藝，其特征在于包括以下步驟1)根據(jù)被修復模具材料選擇合適的電極修復材料，并正確裝夾；2)開啟電源，包括電火花沉積電源、超聲電源以及微型調(diào)速直流電機電源，并開啟 保護氣體供給系統(tǒng)開關，在電源及控制箱的控制面板上調(diào)整相應參數(shù)，手持超聲輔助電 火花沉積與超聲拋光一體化裝置在待修復模具或零部件表面往復移動，修復尺寸達到或 稍微超過修復要求時，修復階段完成；3)關閉所有電源，把修復電極材料取下，換上超聲拋光工具材料，再開啟超聲電源 及電機電源，對沉積修復后的表面進行拋光打磨，以達到模具或零部件表面所需表面質(zhì) 量要求；4)完成上述工序后，即完成了模具或零部件的修復與拋光，切斷所有開關。
全文摘要
本發(fā)明是一種便攜式超聲輔助電火花沉積修復與拋光一體化裝置及工藝。包括為沉積修復營造保護氣氛圍的氣體供給系統(tǒng)、電源及控制箱、超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體、工件夾頭、工具電極，超聲輔助電火花沉積修復及拋光集成體包括外殼、主軸及超聲振子，超聲振子包括后匹配蓋、超聲振子的兩電極片、兩壓電陶瓷、絕緣套、變幅桿、預應力螺釘、夾頭。本發(fā)明裝置集便攜式及多功能于一身，通過超聲電火花沉積修復能夠?qū)δ＞吆土悴考П砻孢M行修復，通過超聲拋光能夠?qū)π迯秃蟮某练e層表面質(zhì)量進行改善，通過超聲電火花沉積能夠?qū)δ＞吆土悴考砻孢M行局部強化，通過反極性電火花加工能夠?qū)崿F(xiàn)模具和零部件表面多余材料的去除。本發(fā)明的超聲輔助電火花沉積修復與超聲拋光一體化的方法操作簡單，方便實用。
文檔編號B23P6/00GK102019531SQ20101052596
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權日2010年10月28日
發(fā)明者劉國躍, 張永俊, 徐勇, 李勇勇, 謝志祥, 郭鐘寧 申請人:廣東工業(yè)大學