一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置及自动控制方法制造方法及图纸

一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，包括用于驱动电极头与基体相接触的执行机构、设置在执行机构与电极头之间的感应机构、与感应机构电连接并且与执行机构控制连接的控制机构；执行机构包括十字滑台，并且十字滑台所在平面与基体相垂直，十字滑台驱动连接有用于夹持电极头的角度调节单元；感应机构包括固定设置在十字滑台与角度调节单元之间的拉压力传感器；控制机构包括单片机，单片机与拉压力传感器电连接，单片机通过输出驱动接口与十字滑台控制连接，单片机通过通信接口通信连接有上位机。本发明专利技术能够对运动的电极头与固定的基体之间的接触力进行实时自动控制，还可以对因为电极头消耗而产生的沉积位置的偏差进行自动补偿。

An automatic control device and automatic control method for welding contact force of EDM stack

An automatic control device for welding contact force of electrospark deposition heap includes an actuator for driving contact between electrode head and substrate, an induction mechanism arranged between the actuator and electrode head, a control mechanism electrically connected with the induction mechanism and controlled by the actuator; the actuator comprises a cross slide table and a cross. The plane of the slide table is perpendicular to the substrate, and the drive of the cross slide table is connected with an angle adjusting unit for clamping the electrode head; the induction mechanism includes a tension and pressure sensor fixed between the cross slide table and the angle adjusting unit; the control mechanism includes a single chip microcomputer, which is electrically connected with the tension and pressure sensor, and the single chip microcomputer is transmitted by the single chip computer. The driving interface is connected with the cross slide table, and the microcontroller is connected with the upper computer through communication interface. The invention can automatically control the contact force between the moving electrode head and the fixed substrate in real time, and can also automatically compensate the deviation of the deposition position caused by the consumption of the electrode head.

【技术实现步骤摘要】
一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置及自动控制方法
本专利技术涉及电火花沉积堆焊
，具体的说是一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置及自动控制方法。
技术介绍
电火花沉积堆焊技术的工作原理是：当电极与基体接触时，电路处于短路状态下，电源输出放电脉冲，在电极和基体接触点的小区域范围内产生极大的电流密度而使接触点处的电极和基体材料瞬间熔化及气化，引发火花放电，电极熔化的材料部分过渡到基体表面，若电极继续接近基体，伴随机械力挤压基体，使电极熔融材料牢固的粘结在基体材料表面，使合金层致密性得到提高。由于电火花沉积堆焊的放电过程在瞬间完成，基体不会产生热扩散和热变形，具有热输入量小、基体基体不发热等优点，所以广泛应用在模具、电机主轴等设备的缺陷和小面积破损的精密修复中，还可应用到零件的表面强化和改性处理中。对于磨损零件等修复后再利用属于再生制造，节约了大量设备维护成本。电火花沉积堆焊的放电电压较低，电火花的产生主要靠接触放电产生。无论是旋转电极电火花堆焊还是振动电极电火花堆焊，都需要将电极与基体接触才能产生电火花放电。在电火花沉积堆焊过程中，电极与基体之间需要不断接触，当接触力较大时，电极与基体接触点的接触面积增加，电流密度减小，无法击穿形成微电弧，产生的电火花较少；当接触力较小时，电极与基体接触点的接触面积较小，电流密度较大，容易产生较大的电火花，形成较大的弧坑，引起较大的飞溅；所以，电极与基体之间的接触力大小直接影响电火花放电的形式和质量过渡的效率，进而影响沉积堆焊层的质量。在手工操作电极进行电火花沉积堆焊时，电极与基体之间的接触力无法得到保障，造成火花放电不稳定，沉积堆焊层的质量也无法保障，而且电火花沉积效率低，速度慢，操作时间长，人工操作很容易疲劳，所以，采用自动化的电火花沉积堆焊系统是一个必然的发展方向。在进行电火花沉积堆焊的自动化操作时，电极由机械手或其他机械机构操作，但电极与基体之间的接触力需要进行单独的自动控制，目前尚未这样的技术和设备。通常，在进行电火花沉积堆焊时，电极轴向与基体平面成一定角度，而不是垂直的，所以，当电极因为消耗而变短以后，电极与基体的接触点的位置也会发生变化，也需要对这个位置变化进行补偿。现有技术中尚缺乏能够对接触力大小和接触位置进行自动调整的装置。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置及自动控制方法，能够对运动的电极头与固定的基体之间的接触力进行实时自动控制，还可以对因为电极头消耗而产生的沉积位置的偏差进行自动补偿。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，包括用于驱动电极头与基体相接触的执行机构、设置在执行机构与电极头之间的感应机构、与感应机构电连接并且与执行机构控制连接的控制机构；所述执行机构包括十字滑台，并且十字滑台所在平面与所述基体相垂直，十字滑台驱动连接有用于夹持所述电极头的角度调节单元；所述感应机构包括固定设置在所述十字滑台与所述角度调节单元之间的拉压力传感器；所述控制机构包括单片机，单片机与所述拉压力传感器电连接，单片机通过输出驱动接口与所述十字滑台控制连接，单片机通过通信接口通信连接有上位机。所述十字滑台包括水平调节单元和垂直调节单元，水平调节单元和垂直调节单元分别设有固定底板，固定底板上均固定设置有步进电机和两个相互平行的光杠导轨，步进电机的输出轴同轴固连有滚珠丝杠，滚珠丝杠位于两个光杠导轨之间并且与光杠导轨相互平行，滚珠丝杠上配合套设有滑台，并且滑台与光杠导轨滑动连接，垂直调节单元的固定底板与水平调节单元的滑台固定连接，所述拉压力传感器与垂直调节单元的滑台固定连接；两个所述步进电机各通过一个驱动器与所述输出驱动接口电连接。所述垂直调节单元的滑台上固定连接有L型板，L型板包括一体连接的垂直部分和水平部分，垂直部分与水平部分之间还设置有加强筋，垂直部分与垂直调节单元的滑台固定连接，水平部分固定连接有连接板，所述拉压力传感器与连接板固定连接。所述角度调节单元包括U型板和T型连接筒，其中U型板与所述拉压力传感器固定连接，T型连接筒由一体连接的安装筒和连接筒组成，连接筒转动设置在U型板的两侧壁之间，所述电极头固定设置在安装筒上。所述安装筒内固定穿设有焊枪，所述电极头固定设置在焊枪上。所述固定底板上还固定设置有两个端板，两个端板相互平行并且均与固定底板相互垂直，两个所述光杠导轨均固定设置在两个端板之间，所述滚珠丝杠依次穿过两个端板，两个端板上各固定设置有一个限位开关，并且两个限位开关相对设置。所述单片机还电连接有键盘和显示屏。所述单片机依次通过信号调理电路和变送器与所述拉压力传感器电连接。上述一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置的自动控制方法，包括如下步骤：步骤1、所述十字滑台推动所述电极头向下移动与所述基体相接触；步骤2、所述拉压力传感器检测所述基体与所述电极头之间的接触力，并且将接触力数据传输给所述单片机；步骤3、所述单片机将接触力数据与设定值进行对比，如果接触力数据大于设定值则执行步骤4，如果接触力数据小于设定值则执行步骤5，如果接触力数据等于设定值则不动作，重新执行步骤3；步骤4、单片机控制十字滑台推动电极头向上移动，然后进行步骤6；步骤5、单片机控制十字滑台推动电极头向下移动，然后进行步骤7；步骤6、单片机通过电极头向上移动的距离计算出水平方向的补偿距离，然后控制十字滑台推动电极头水平移动，重新执行步骤3；步骤7、单片机通过电极头向下移动的距离计算出水平方向的补偿距离，然后控制十字滑台推动电极头水平移动，重新执行步骤3。有益效果：本专利技术能够对运动的电极头与固定的基体之间的接触力进行实时自动控制，还可以对因为电极头消耗而产生的沉积位置的偏差进行自动补偿，从而确保了电极头与基体之间接触位置的准确，进而保证了电火花沉积堆焊自动化过程中电火花的稳定输出、沉积表面质量的稳定和沉积层厚度的均匀。附图说明图1是本专利技术自动控制装置的整体结构示意图；图2是本专利技术执行机构和感应结构的结构示意图；图3是本专利技术控制机构的结构框图；图4是本专利技术接触位置补偿过程的原理示意图。附图标记：1-步进电机，2-联轴器，3-限位开关，4-光杠导轨，5-滚珠丝杠，6-滑台，7-加强筋，8-L型板，9-连接板，10-固定底板，11-拉压力传感器，12-U型板，13-T型连接筒，14-焊枪，15-电极头，16-基体，17-端板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至3，图1是本专利技术自动控制装置的整体结构示意图，图2是本专利技术执行机构和感应结构的结构示意图，图3是本专利技术控制机构的结构框图。一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，包括用于驱动电极头15与基体16相接触的执行机构、设置在执行机构与电极头15之间的感应机构、与感应机构电连接并且与执行机构控制连接的控制机构。其中感应机构用于感应电极头15与基体16之间的接触力，控制结构用于从感应机构获取接触力并且根据接触力控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，其特征在于：包括用于驱动电极头（15）与基体（16）相接触的执行机构、设置在执行机构与电极头（15）之间的感应机构、与感应机构电连接并且与执行机构控制连接的控制机构；所述执行机构包括十字滑台，并且十字滑台所在平面与所述基体（16）相垂直，十字滑台驱动连接有用于夹持所述电极头（15）的角度调节单元；所述感应机构包括固定设置在所述十字滑台与所述角度调节单元之间的拉压力传感器（11）；所述控制机构包括单片机，单片机与所述拉压力传感器（11）电连接，单片机通过输出驱动接口与所述十字滑台控制连接，单片机通过通信接口通信连接有上位机。

【技术特征摘要】
1.一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，其特征在于：包括用于驱动电极头（15）与基体（16）相接触的执行机构、设置在执行机构与电极头（15）之间的感应机构、与感应机构电连接并且与执行机构控制连接的控制机构；所述执行机构包括十字滑台，并且十字滑台所在平面与所述基体（16）相垂直，十字滑台驱动连接有用于夹持所述电极头（15）的角度调节单元；所述感应机构包括固定设置在所述十字滑台与所述角度调节单元之间的拉压力传感器（11）；所述控制机构包括单片机，单片机与所述拉压力传感器（11）电连接，单片机通过输出驱动接口与所述十字滑台控制连接，单片机通过通信接口通信连接有上位机。2.如权利要求1所述的一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，其特征在于：所述十字滑台包括水平调节单元和垂直调节单元，水平调节单元和垂直调节单元分别设有固定底板（10），固定底板（10）上均固定设置有步进电机（1）和两个相互平行的光杠导轨（4），步进电机（1）的输出轴同轴固连有滚珠丝杠（5），滚珠丝杠（5）位于两个光杠导轨（4）之间并且与光杠导轨（4）相互平行，滚珠丝杠（5）上配合套设有滑台（6），并且滑台（6）与光杠导轨（4）滑动连接，垂直调节单元的固定底板（10）与水平调节单元的滑台（6）固定连接，所述拉压力传感器（11）与垂直调节单元的滑台（6）固定连接；两个所述步进电机（1）各通过一个驱动器与所述输出驱动接口电连接。3.如权利要求2所述的一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，其特征在于：所述垂直调节单元的滑台（6）上固定连接有L型板（8），L型板（8）包括一体连接的垂直部分和水平部分，垂直部分与水平部分之间还设置有加强筋（7），垂直部分与垂直调节单元的滑台（6）固定连接，水平部分固定连接有连接板（9），所述拉压力传感器（11）与连接板（9）固定连接。4.如权利要求3所述的一种电火花沉积堆焊接触力自动控制装置，其特征在于：所述角度调节单元包括U型板（12）和T型连接筒（13），其中U型板（12）与所述拉压力传感器（11）固定连接，T型连接筒（13）由...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩红彪，陈俊潮，王中豪，王顺，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41