本實用新型涉及一種專用刀柄制造技術領域，尤其是一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄。

背景技術：

近年來高能微弧火花表面強化技術已廣泛應用在航空、能源、汽車以及傳統(tǒng)機械行業(yè),并通過其獨特的工藝特點（如：強化過程中對工件表面熱輸入量低，強化層與基體間冶金結合，容易實現異種材料焊接，電極材料選擇容易等），使這一技術在近年的應用推廣中取得快速發(fā)展，并確立了其在再制造技術領域中的特殊地位。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，高能微弧火花沉積工藝手動操作會導致以下問題：

1.沉積效率很低；

2.涂層制備效果因人而異；

3.工藝再現性很差；

4.涂層結構、性能和表觀特征不可控；

5.勞動強度大；

手工操作的以上弊端，這使得該工藝在走向大規(guī)模工業(yè)應用過程中面臨著巨大困難，要使高能微弧火花沉積工藝發(fā)揮出巨大的工業(yè)應用潛力，則實現其工藝過程的自動化、數控化，是該工藝必須經歷的階段。

在數控機床和數控技術飛速發(fā)展的當下，將數控技術和高能微弧火花表面強化技術集成起來，建立起一種高能微弧火花數控化沉積工藝平臺，借助數控技術軟、硬件發(fā)展成果，實現對高能微弧火花沉積工藝過程的數控化精確控制，克服手工沉積弊端，從而實現對涂層結構、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)展的必經階段。

將現有數控機床和高能微弧火花沉積工藝集成的關鍵在于設計一種特殊刀柄，該刀柄能在數控銑床主軸驅動下旋轉從而帶動電極的旋轉，同時也能夠將高能微弧火花沉積電源正極在刀柄旋轉時能順利傳導到電極。

在高能微弧火花數控化沉積工藝中，“點焊”式沉積策略是一種有效、實用的沉積策略，其過程是數控銑床在數控程序控制下，使電極向下運動，接觸工件瞬間放電，然后快速回退。在這種沉積策略下，由于工件被剛性固定在工作臺上，當電極不具備自適應縮回功能時，電極接觸工件是“硬性”接觸，會造成電極強力擠壓工件，導致電極折彎或由于電極—工件間的強力摩擦從而損傷工件。

另外，在使用不具備自適應縮回功能電極進行沉積時，要確?！包c焊”式沉積的順利進行，就要精確控制電極—工件之間的放電間隙，然而，由于加工和裝夾帶來的誤差，即使初始放電成功，隨著沉積的進行，工件沉積面的平面度和平行度的變化會造成電極—工件放電間隙的變化：間隙過大不放電，間隙過小，放電微弱甚至電極擠壓工件。

以上問題促使開發(fā)一種電極具備自適應縮回功能的高能微弧火花沉積刀柄，為高能微弧火花數控化沉積的大規(guī)模工業(yè)應用奠定基礎。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術的不足，提出一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄，解決不具備電極自適應伸縮功能的高能微弧火花沉積刀柄在沉積過程中強力擠壓工件造成沉積過程中斷的問題。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供以下技術方案：

一種彈簧—重力調節(jié)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、活塞筒、螺母、壓簧、活塞、軸承銷軸、方形軸、鉆夾頭和電極；

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連接部；

所述沉積電源正極軸承包括接線柱和軸承本體；

所述活塞筒包括內螺紋連接部、活塞筒銷軸行程孔、活塞筒活塞孔、軸承支撐面和壓簧支撐臺；

所述活塞包括螺紋連接部、壓簧安裝部、活塞銷軸孔和錐面部；

所述銷軸包括輪軸孔、軸承安裝部和卡簧槽；

所述絕緣軸的刀柄加持部裝入銑削刀柄后固定，沉積電源正極軸承裝配到絕緣軸電源正極軸承安裝部，活塞螺紋端穿過活塞筒活塞孔，壓簧安裝到活塞壓簧安裝部，螺母擰到活塞螺紋連接部，軸承銷軸兩端各安裝一個軸承并用卡簧將軸承固定，方形軸依次穿過輪軸孔、活塞筒銷軸行程孔、活塞銷軸孔和另一個輪軸孔，然后在方形軸兩端用螺母擰緊固定，活塞錐前端安裝鉆夾頭，鉆夾頭夾持電極。

進一步地，所述的銑削刀柄為：扁尾莫氏圓錐孔刀柄、無扁尾莫氏圓錐孔刀柄、強力夾頭刀柄、彈簧卡頭刀柄、自動換刀工具錐柄或者削平型工具刀柄。

進一步地，所述的螺母頂端和絕緣軸底部之間存在5～25mm的間隙。

進一步地，所述軸承使活塞在刀柄高速旋轉時能使電極受到工件擠壓時可靈敏向上移動，避免電極持續(xù)強力擠壓工件。

進一步地，所述的螺母頂端與絕緣軸底部間隙可在數控程序的控制下，實現點焊式的高能微弧火花沉積策略：程序控制刀柄向下運動，使電極接觸工件放電，然后快速抬起。

進一步地，所述的壓簧、螺母、活塞、鉆夾頭和電極實現電極與工件持續(xù)輕微接觸式的高能微弧火花沉積。

進一步地，所述的活塞和活塞筒活塞孔之間為大間隙配合。

進一步地，所述的沉積電源正極軸承接線柱用來連接高能微弧火花電源正極，工件連接高能微弧火花電源負極。

進一步地，所述的絕緣軸確保沉積電源正極電壓與數控銑床機床本體之間的電氣隔離。

進一步地，所述活塞筒、螺母、壓簧、活塞、軸承銷軸、方形軸、軸承、鉆夾頭和電極均為導電材質，使沉積電源正極、沉積電源正極軸承和電極保持同電位。

本實用新型一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄，解決不具備電極自適應伸縮功能的高能微弧火花沉積刀柄在高能微弧火花沉積過程中放電間隙難以控制的問題，以及電極強力擠壓工件造成沉積中斷的問題。

附圖說明

圖1和圖2為具體實施方式一所述的一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄的結構示意圖和剖視圖，

圖中1為銑削刀柄，2為絕緣軸，3為沉積電源正極軸承，4為活塞筒，5為螺母，6為壓簧，7為活塞，8為軸承銷軸，9為方形軸， 10為鉆夾頭，11為電極；

圖3為具體實施方式一所述的絕緣軸的結構示意圖，

圖中2-1為刀柄加持部，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4為具體實施方式一所述的沉積電源正極軸承的結構示意圖，

圖中3-1為接線柱，3-2為軸承本體；

圖5為具體實施方式一所述的活塞筒的結構示意圖，

圖中4-1為內螺紋連接部，4-2為活塞筒銷軸行程孔，4-3為活塞筒活塞孔，4-4為軸承支撐面，4-5為壓簧支撐臺；

圖6為具體實施方式一所述的螺母的結構示意圖；

圖7為具體實施方式一所述的壓簧的結構示意圖；

圖8為具體實施方式一所述的活塞的結構示意圖，

圖中7-1為螺紋連接部，7-2為壓簧安裝部，7-3為活塞銷軸孔，7-4為錐面部；

圖9為具體實施方式一所述的軸承銷軸的結構示意圖，

圖中8-1為輪軸孔，8-2為軸承安裝部，8-3為卡簧槽；

圖10為具體實施方式一所述的方形軸的結構示意圖，

圖中9-1為螺紋部；

圖11為具體實施方式一所述的鉆夾頭的結構示意圖；

圖12為具體實施方式一所述的電極的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本實用新型的保護范圍有任何的限制作用。

如圖1-12所示的具體實施方式一：本實施方式是一種彈簧—重力調節(jié)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、活塞筒4、螺母5、壓簧6、活塞7、軸承銷軸8、方形軸9、鉆夾頭10和電極11；

銑削刀柄1包括拉釘和刀柄本體；

絕緣軸2包括刀柄加持部2-1、檔環(huán)2-2、沉積電源正極軸承安裝部2-3和外螺紋連接部2-4；

沉積電源正極軸承3包括接線柱3-1和軸承本體3-2；

活塞筒4包括內螺紋連接部4-1、活塞筒銷軸行程孔4-2、活塞筒活塞孔4-3、軸承支撐面4-4和壓簧支撐臺4-4；

活塞7包括螺紋連接部7-1、壓簧安裝部7-2、活塞銷軸孔7-3和錐面部7-4；

銷軸8包括輪軸孔8-1和軸承安裝部8-2；

方形軸9兩端有螺紋部9-1；

絕緣軸2的刀柄加持部2-1裝入銑削刀柄1后固定，沉積電源正極軸承3裝配到絕緣軸2電源正極軸承安裝部2-3，活塞7螺紋端穿過活塞筒活塞孔，壓簧6安裝到活塞壓簧安裝部7-2，螺母5擰到活塞螺紋連接部7-1，軸承銷軸8兩端軸承安裝部8-2各安裝一個軸承并在卡簧槽8-3中用卡簧將軸承固定，方形軸9依次穿過輪軸孔8-1、活塞筒銷軸行程孔4-2、活塞銷軸孔7-3和另一個輪軸孔8-1，然后在方形軸螺紋部9-1處用螺母擰緊固定，活塞錐面部7-4安裝鉆夾頭10，鉆夾頭10夾持電極11。

本實施方式一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄解決了高能微弧火花數控化沉積過程中沉積刀柄電極自適應伸縮的問題；

二、 本實施方式一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄可以保證高能微弧火花電源和機床控制電源之間的電氣隔離，保證沉積電源正極電壓順利傳導到沉積刀柄電極而不會對數控銑床電氣狀態(tài)造成影響；

三、本實用新型可以實現高能微火花數控化沉積工藝，可用于各種沉積策略，尤其適用于“點焊”式沉積策略；

四、本實用新型可以實現電極—工件持續(xù)輕微接觸式的高能微弧火花數控化沉積工藝；

五、本實用新型可以用來通過高能微弧火花數控化沉積工藝制備平面涂層和復雜曲面涂層。

本實施方式可獲得一種彈簧—重力調節(jié)式高能微弧火花沉積刀柄。

具體實施方式二： 本實施方式與具體實施方式一的不同點是：所述的刀柄1為工業(yè)常用的銑削刀柄：有扁尾莫氏圓錐孔刀柄、無扁尾莫氏圓錐孔刀柄、強力夾頭刀柄、彈簧卡頭刀柄、自動換刀工具錐柄、削平型工具刀柄。其他與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二的不同點是：所述的螺母5頂端和絕緣軸2底部之間存在5～25mm間隙。其他與具體實施方式一至二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三的不同點是：所述的4個軸承使活塞在刀柄高速旋轉時能使電極受到工件擠壓時可靈敏向上移動，避免電極持續(xù)強力擠壓工件。其他與具體實施方式一至三相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四的不同點是：所述的螺母5頂端—絕緣軸2底部間隙可在數控程序的控制下，實現“點焊”式的高能微弧火花沉積策略：程序控制刀柄向下運動，使電極接觸工件放電，然后快速抬起；在此過程中不會出現電極強力擠壓工件導致沉積失敗的情況。其他與具體實施方式一至四相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五的不同點是：所述的壓簧6可平衡螺母5、活塞7、鉆夾頭10和電極11重力，實現電極—工件持續(xù)輕微接觸式的高能微弧火花沉積。其他與具體實施方式一至五相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六的不同點是：所述的活塞7和活塞筒活塞孔4-3之間為大間隙配合，確?；钊茼樌舷逻\動。其他與具體實施方式一至六相同。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七的不同點是：所述的沉積電源正極軸承3接線柱3-1用來連接高能微弧火花電源正極，工件連接高能微弧火花電源負極。其他與具體實施方式一至七相同。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八的不同點是：所述的絕緣軸2確保沉積電源正極電壓與數控銑床機床本體之間的電氣隔離，保證數控銑床的電氣安全。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九的不同點是：所述的活塞筒4、螺母5、壓簧6、活塞7、軸承銷軸8、軸承、方形軸9、鉆夾頭10和電極11均為導電材質，使沉積電源正極、沉積電源正極軸承3和電極11保持同電位。其他與具體實施方式一至九相同。