[發明專利]一種機床主軸內孔的修復裝置和修復方法

有效

• 申請號: 201810014356.9
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108165987B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王蔚;王思航;趙慶龍;姜興宇;張凱
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發明是一種機床主軸內孔的修復裝置和修復方法，基于激光熔覆技術，通過送粉裝置在廢舊主軸內孔磨損表面上熔覆粉末，并同時經激光熔化使之和主軸內孔待修復面的薄層冶金結合，快速凝固后形成稀釋度極低且與內孔薄層材料冶金結合的表面涂層，從而修復機床主軸內孔并達到基體原本具有的性能。該裝置由激光器、激光熔覆頭、送粉系統和冷卻系統等部分組成。

技術領域

本項發明涉及與激光熔覆和再制造設備相配套的裝置技術領域，尤其是一種修復機床主軸內孔的方法及其應用的修復裝置。

背景技術

目前我國擁有傳統舊機床已超過200多萬臺，并且大多數機床正超期服役。主軸是一種典型的機床部件，具有很高的回收利用價值和再制造價值潛力。而機床主軸上負責將轉矩和運動傳遞給切削工具，主軸上的內孔一旦研傷、磨損，鐵削的腐蝕等損傷，就嚴重其幾何精度（如端面跳動和徑向跳動），從而影響加工精度。因此，如何修復主軸內孔已經成為修復主軸的關鍵。

目前修復主軸內孔的工藝有電鍍工藝修復、粘接工藝修復、等離子噴涂工藝修復，其中電鍍工藝修復存在的問題是，電鍍工藝消耗時間長，而且鍍層脆性大，易斷裂，不適合受沖擊或長時靜載壓力零件的修復。經粘接工藝通過使用粘接劑來修復機械裝備及產品的損傷部位，粘接修復后的零件不適用與高溫工作環境，且抗沖擊性能較差，易老化，經粘接修復后的零件其使用壽命將大大縮短。等離子噴涂工藝一般適用于軸和軸頸的修復，噴絲后的零件表面一般具有高的耐腐蝕性，但其由于半冶金半機械的結合方式使得涂層質量較差。這些方式都可能會使主軸內孔表面產生二次斷裂或損壞，需要二次修復。

激光熔覆技術是—種涉及光、機、電、計算機、材料、物理、化學等多門學科的跨學科高新技術。激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術，它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，從而節約貴重稀有金屬材料，降低成本。因此，世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視。

激光熔覆技術可對產品的表面進行修復，通過維修可降低其再制造的成本。另外，對內孔表面通過激光熔覆超耐磨抗蝕合金，可以在內孔表面不變形的情況下大大提高零部件的使用壽命。目前，大多數的激光熔覆頭采用側向送粉裝置，送粉不均勻，難以完成內孔的修復，從而改善廢舊主軸的幾何精度如端面跳動和徑向跳動。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了解決廢舊機床主軸的內孔存在的磨損和精度被破壞的問題。

技術方案：

一種機床主軸內孔的修復裝置，該裝置包括激光器、激光熔覆頭、送粉系統和冷卻系統；

所述送粉系統包括送粉器，送粉器通過送粉管連接激光熔覆頭；

所述激光器與激光熔覆頭連接；

所述冷卻系統包括通過進出水管連接激光熔覆頭的冷水機組；

所述激光熔覆頭的頭部為錐狀的中心導光筒，所述中心導光筒四周為通粉錐套，所述通粉錐套頂部開有粉嘴，通粉錐套另一端連接送粉管；

所述中心導光筒內設置有積分鏡，所述積分鏡使激光束偏移并垂直于內孔待修復表面；

所述積分鏡通過反射鏡形成光路與激光器連接。

所述的機床主軸內孔的修復裝置，優選地：所述送粉器的送粉管通過分粉器分為4路并連接至通粉錐套。

所述的機床主軸內孔的修復裝置，優選地：所述激光熔覆頭的積分鏡下方設置有保護鏡。

所述的機床主軸內孔的修復裝置，優選地：所述積分鏡后設置有冷卻腔。

所述的機床主軸內孔的修復裝置，優選地：分出的4路送粉管均經過保護套內，通過快速接頭與通粉錐套的送粉口連接。