一种修复中空回转体内表面的装置及车床的制作方法

1.本实用新型涉及金属材料表面处理领域，具体涉及一种修复中空回转体内表面的装置及车床。


背景技术：

2.随着科学技术的进步和发展，机械设备对一些严酷工况下工作的零件要求越来越高，比如一些长期处于高温、高压、腐蚀、交变载荷等环境下工作的零件。因此进行零件表面改性处理，以及损坏后的修复技术研究，延长零件的寿命是非常重要的问题。电火花表面强化修复技术以其优异的涂层性能而得到认可，尤其是在模具、刀具、导轨、铁轨、轧辊等易磨损零部件的表面强化与修复方面具有广泛的应用。
3.目前电火花设备自动化程度不高、劳动强度大，处理表面均匀性不好、效率低等问题，是制约电火花强化修复技术推广和应用的重要瓶颈，因此进行高效率、自动化电火花强化设备研究是非常有意义的。现有技术中，回转体内表面进行表面处理的设备少、效率低、自动化程度低。
4.因而，如何提高回转体内表面修复处理的效率和自动化程度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决以上技术问题，本实用新型的主要目的是提供一种修复中空回转体内表面的装置及车床。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。
7.第一方面，一种修复中空回转体内表面的装置，包括安装轴，安装轴外套设有安装盘，安装盘上周向均匀设置有三个凹腔，每个凹腔中从内向外依次安装有电极组件和电磁铁；电极组件包含t型夹头，t型夹头包含防脱尾板和安装柱，安装柱的首部安装有电极，安装柱外套设有压缩弹簧，防脱尾板上靠近电磁铁的一面设置有衔铁；电磁铁包含铁芯和缠绕在铁芯外部的线圈，线圈的两个端部分别连接交流电源的零线和火线，铁芯的延长线径向穿过安装轴的轴心；每个铁芯的中部设置有径向的第一通孔，安装柱从第一通孔中穿出；还包括脉冲电源，脉冲电源的正极连接电极，脉冲电源的负极连接中空回转体。
8.进一步的，安装柱上沿轴向设置有第二通孔，电极通过锁紧螺钉8固定在电极的第二通孔中。
9.进一步的，电极具有多个长度规格。
10.进一步的，电磁铁外设置有绝缘层；防脱尾板上靠近电磁铁的一面设置有衔铁，衔铁与防脱尾板之间设置有绝缘层。
11.进一步的，脉冲电源由直流电源、电阻、电容和导线组成rc充电回路。
12.进一步的，电阻为可变电阻，电容为可变电容。
13.第二方面，一种用于修复中空回转体内表面的车床，包括卡盘、刀架和尾座，卡盘
上固定待修复的中空回转体，刀架或尾座上连接如修复中空回转体内表面的装置。
14.本实用新型技术方案相对于现有技术而言，本实用新型修复中空回转体内表面的装置具有自动化程度高、劳动强度低，处理表面均匀性好、效率高等优点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
16.图1为本实用新型修复中空回转体内表面的装置的示意图；
17.图2为一个电极组件的示意图；
18.图3为电极工作原理图；
19.图4为电极放电过程原理图；
20.在以上图中：
21.1安装轴；2安装盘；3电极组件；301防脱尾板；302安装柱；303电极；4电磁铁；5压缩弹簧；6衔铁；7中空回转体。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
23.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
24.第一方面，请参考图1和图2，一种修复中空回转体内表面的装置，包括安装轴1，所述安装轴1外套设有安装盘2，所述安装盘2上周向均匀设置有三个凹腔，每个凹腔中从内向外依次安装有电极组件3和电磁铁4；所述电极组件3包含t型夹头，所述t型夹头包含防脱尾板301和安装柱302，安装柱302的首部安装有电极303，所述安装柱302外套设有压缩弹簧5，所述防脱尾板301上靠近电磁铁4的一面设置有衔铁6；所述电磁铁4包含铁芯和缠绕在铁芯外部的线圈，所述线圈的两个端部分别连接交流电源的零线和火线，所述铁芯的延长线径向穿过所述安装轴1的轴心；每个所述铁芯的中部设置有径向的第一通孔，所述安装柱302从所述第一通孔中穿出；还包括脉冲电源，所述脉冲电源的正极连接电极303，脉冲电源的负极连接中空回转体7。
25.以上实施例中，当电磁铁4吸引衔铁6时，衔铁6带动电极303夹头运动，当电磁铁4不吸引衔铁6时，衔铁6在压缩弹簧5的恢复力下回到初始位置，从而实现周期性振动。
26.进一步地，所述安装柱302上沿轴向设置有第二通孔，所述电极303通过锁紧螺钉8固定在所述电极303的第二通孔中。采用锁紧螺钉8可以调节电极303露出安装柱302的长度。
27.进一步地，为了使该装置能加工更大内径范围的中空回转体7工件，所述电极303具有多个长度规格。
28.进一步地，所述电磁铁4外设置有绝缘层；所述衔铁6与防脱尾板301之间设置有绝缘层。在电磁铁4外设置绝缘层，在衔铁6和防脱尾板301之间设置绝缘层，可确保操作人员安全不触电。
29.当电磁铁4吸引衔铁6时，衔铁6带动电极303夹头运动，当电磁铁4不吸引衔铁6时，衔铁6在压缩弹簧5的恢复力下回到初始位置，从而实现周期性振动。
30.进一步地，所述脉冲电源由直流电源、电阻、电容和导线组成rc充电回路。以上实施例中，在具体的使用中，电极接直流电源的正极，中空回转体工件接直流电源的负极。
31.进一步地，所述电阻为可变电阻，所述电容为可变电容。
32.以上实施例中，给电磁铁4的线圈接通交流电源，电磁铁4吸引衔铁6高频振动，带动电极303高频振动。将每个电极303接直流电源的正极，待加工中空回转体7接直流电源的负极，将修复中空回转体内表面的装置安装于持续旋转的中空回转体7内即可加工中空回转体7内表面。
33.第二方面，一种用于修复中空回转体内表面的车床，包括卡盘、刀架和尾座，所述卡盘上固定待修复的中空回转体7，所述刀架或尾座上连接修复中空回转体内表面的装置。
34.本实施例中，借用现有车床，将待加工的中空回转体7固定在卡盘上，车床主轴提供动力和控制转速；将修复中空回转体内表面的装置安装在刀架上，可利用车床的自动走刀给电极303提供沿工件轴向的匀速运动，如果将修复中空回转体内表面的装置安装到车床的尾座上，需要摇动尾座手柄，使电极303沿工件轴线方向运动。
35.中空回转体内表面电火花强化修复的装置的工作原理：
36.参考图3和图4，中空回转体内表面电火花强化修复的装置是：利用电极和中空回转体工件微小间隙的空气介质发生瞬间火花放电，将电能转化成热能，使得电极、工件表面发生物质转移和物理、化学，以及冶金反应，从而在工件表面形成强化修复层。
37.构成该装置的核心部件是电极的振动器和脉冲电源，振动器驱动电极周期性接触工件，脉冲电源提供火花放电能量。每个独立电极工作原理如图3所示。
38.电极接直流电源的正极，工件接直流电源的负极。电极组件与电磁铁的衔铁固接，电磁铁接220v交流电，振动的频率为工频50hz。在工作时，交变电磁场驱动衔铁振动，衔铁带动电极上下振动。
39.如图3中a所示，图中箭头表示电极的运动方向，当电极尚未与工件接触时，直流电源通过可变电阻r向可变电容器c充电。
40.如图3中b所示，电极向工件运动且无限靠近工件时，放电回路形成通路，在火花放电通道中瞬间通过高达105—106a/cm2高密度电流，微小区域产生5000—15000℃的高温，使得该区域的熔融小液滴向周围介质溅射。
41.如图3中c所示，电极继续迫近工件，并与工件挤压在一起，放电通道中由于接触面积陡增，电流密度急剧下降，电极与工件短路，火花放电结束，电能不再使接触部分发热，加之周围环境庞大的冷却系统，使得前期熔融的材料冷凝而粘附在工件上，形成一个强化点。
42.如图3中d所示，放电结束后，在振动器作用下，电极离开工件，放电回路断开，直流电源重新对电容充电，开始下一个循环。如此，重复上述充电、放电过程，并均匀改变每次放电位置，这样强化点就会均匀重叠和融合，覆盖工件表面，从而生成强化修复层。
43.在图1装置中，3个独立电极都能按上述过程独立工作，这样可以使得处理速度更
快，强化修复层的完整性和均匀性进一步提高。
44.对于该装置而言，可以通过调整可变电阻和电容的大小，改变放电能量(q＝1/2cu2)的大小，从而控制放电通道中高温熔融小液滴大小，最终达到控制修复层表面粗糙度的目的。大电容、小电阻放电能量大，强化点大，适合前期大面积处理；小电容、大电阻放电能量小，适合后期精修。
45.虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。