一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及增材轴修复技术领域，提供了一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法，包括：框架，框架上设有多组沿圆周方向均布的旋压单元，构造出中部磨损轴修复区域；旋压单元包括第一驱动装置、第一导轨、第一滑块和轧辊，第一驱动装置和第一导轨固定于框架上，第一驱动装置的输出端与第一滑块相连，第一滑块可移动地设置在第一导轨上，轧辊与第一滑块相连且轧辊的辊面与中部磨损轴修复区域的磨损轴的周向面相对设置；加热机构和增材打印机构，设置于所述框架上。本发明专利技术同步实现增材轴修复及对修复部分进行微轧制，综合改善修复后轴的微观组织和力学性能，提高修复后轴的整体性能，修复后的轴可以重新投入使用。

【技术实现步骤摘要】
一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法
本专利技术涉及增材轴修复
，尤其涉及一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法。
技术介绍
在大型机器中，轴类零件是必不可少的一类零件，而在长期的使用过程中，不可避免的会存在一些表面的磨损或划痕，从而影响机器的正常使用，这些大型机器中的轴类零件大都造价不菲，因而对失效的轴类零件进行表面修复具有重大的意义，一方面，减少了企业维修机器的成本，另一方面，通过修复轴而不是重新制造新的轴，大大提高了资源利用率和节约了成本。目前国内进行磨损轴修复的方法主要有电弧堆焊、激光熔覆、热喷涂及电镀等，其中，电镀法的镀层结合强度较低，耐磨性差，镀层的镀厚能力有限且工艺繁琐；热喷涂法虽然修复层的结合强度较高，但是变形大，不适合大面积修复；电弧堆焊方法和激光熔覆方法本质上来说都是相当于在基体表面利用高温进行焊接的堆积，且相对而言工艺过程较为简单，因而目前在自动化修复方面应用最多的还是电弧堆焊方法和激光熔覆方法。然而电弧堆焊方法和激光熔覆方法在实施过程中，都不可避免的会对轴类零件基体产生相应的热影响，而热影响区内的组织变化和强度退化将直接影响轴类零件的服役寿命和安全性；另外堆焊层或激光熔覆层的冶金质量难以控制，易产生气孔及未熔合等冶金缺陷，这两项因素导致修复后的轴的整体性能无法达到重新投入使用的要求，这严重制约了轴类零件修复后的再使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法，同步实现增材轴修复及对修复部分进行微轧制，综合改善修复后轴的微观组织和力学性能，提高修复后轴的整体性能，修复后的轴可以重新投入使用。本专利技术提供一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，包括：框架，所述框架上设有多组沿圆周方向均布的旋压单元，构造出中部磨损轴修复区域；所述旋压单元包括第一驱动装置、第一导轨、第一滑块和轧辊，所述第一驱动装置和所述第一导轨固定于所述框架上，所述第一驱动装置的输出端与所述第一滑块相连，所述第一滑块可移动地设置在所述第一导轨上，所述轧辊与所述第一滑块相连且所述轧辊的辊面与所述中部磨损轴修复区域的磨损轴的周向面相对设置，用于对所述磨损轴上的增材堆积层旋压；加热机构，设置于所述框架上，用于基于设定温度值对所述磨损轴加热；增材打印机构，设置于所述框架上，用于对所述磨损轴打印所述增材堆积层。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述框架为Y型框架，所述Y型框架包括三个分支架，所述分支架设有与所述中部磨损轴修复区域相连通的安装通道，所述第一驱动装置与所述安装通道的顶壁相连，所述第一导轨分别设置在所述安装通道的两侧内壁上。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，还包括机床平台，所述机床平台上设有所述框架、传动进给装置和支撑装置，所述传动进给装置包括轴向驱动装置、丝杠和旋转驱动装置，所述轴向驱动装置的输出轴与所述丝杠相连，所述旋转驱动装置通过第一丝杠滑块与所述丝杠相连且所述旋转驱动装置的输出轴通过卡盘与所述磨损轴相连，所述支撑装置通过第二丝杠滑块与所述丝杠相连且位于所述旋转驱动装置和所述框架之间，用于支撑所述磨损轴。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述机床平台上设有第二导轨，所述框架和所述轴向驱动装置分别位于所述第二导轨的两端，所述旋转驱动装置和所述支撑装置的底部分别设有第二滑块，所述第二滑块可移动地设置在所述第二导轨上。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述支撑装置包括：升降机构和弧形支撑架，所述升降机构设置于所述第二滑块上，所述弧形支撑架连接于所述升降机构的上端，所述弧形支撑架的内壁设有多个沿周向均匀分布的凹槽，所述凹槽内设有滚子。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，还包括预加热机构，所述预加热机构包括：升降支架，靠近所述框架设置于所述机床平台上；双摇杆机构，分别设置于所述升降支架的上端两侧；第二驱动装置，设置于所述升降支架上且所述第二驱动装置的输出端与所述双摇杆机构相连；感应加热线圈，所述感应加热线圈与所述双摇杆机构相连，用于对所述磨损轴预加热。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述加热机构和所述增材打印机构分别为三组，所述加热机构和所述增材打印机构分别环绕所述磨损轴周向均布。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述增材打印机构包括曲柄滑块机构、固定座和增材打印头，所述曲柄滑块机构设置于所述框架上，所述曲柄滑块机构的曲柄端与所述固定座相连，所述固定座通过转盘轴承与所述增材打印头相连。根据本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，所述中部磨损轴修复区域的两侧分别设有温度传感器和用于检测所述磨损轴修复后的表面平整度的直线度传感器，所述旋转驱动装置上设有位移传感器。本专利技术还提供一种增材复合微轧制的轴表面修复系统的修复方法，包括：基于设定温度值，通过加热机构对磨损轴加热；通过增材打印机构对磨损轴的表面打印增材堆积层；通过旋压单元对增材堆积层旋压。本专利技术提供的一种增材复合微轧制的轴表面修复系统及方法，通过加热机构基于设定温度值对磨损轴加热，通过增材打印机构对磨损轴的表面打印增材堆积层，通过圆周布置的多组旋压单元对增材堆积层旋压微轧制，从而在热轧制过程中引入了压变形，有利于减少有害的拉应力形成，同时促进增材堆积层的晶粒细化，减少修复层的裂纹趋势，相比于传统单一的增材修复，在微观组织与力学性能两方面同时进行改善，实现了磨损轴修复后修复层整体性能的提升，修复后的轴可以重新投入使用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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获得其他的附图。图1是本专利技术提供的增材复合微轧制的轴表面修复系统的正面示意图；图2是本专利技术提供的增材复合微轧制的轴表面修复系统的轴测视图；图3是本专利技术提供的旋压单元、加热机构与增材打印机构的装配图；图4是图3的局部示意图；图5是本专利技术提供的轧辊的结构示意图；图6是本专利技术提供的增材打印机构的结构示意图；图7是本专利技术提供的支撑装置的结构示意图；图8是本专利技术提供的预加热机构的结构示意图；图9是本专利技术提供的修复方法流程图；图10是本专利技术提供的修复原理结构示意图；图11是本专利技术提供的螺旋线形式的修复示意图；附图标记：1：框架；101：分支架；102：安装通道；201：第一驱动装置；202：第一导轨；203：第一滑块；204：轧辊；205：中部磨损轴修复区域；3：磨损轴；4：加热机构；5：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，其特征在于，包括：/n框架，所述框架上设有多组沿圆周方向均布的旋压单元，构造出中部磨损轴修复区域；/n所述旋压单元包括第一驱动装置、第一导轨、第一滑块和轧辊，所述第一驱动装置和所述第一导轨固定于所述框架上，所述第一驱动装置的输出端与所述第一滑块相连，所述第一滑块可移动地设置在所述第一导轨上，所述轧辊与所述第一滑块相连且所述轧辊的辊面与所述中部磨损轴修复区域的磨损轴的周向面相对设置，用于对所述磨损轴上的增材堆积层旋压；/n加热机构，设置于所述框架上，用于基于设定温度值对所述磨损轴加热；/n增材打印机构，设置于所述框架上，用于对所述磨损轴打印所述增材堆积层。/n

【技术特征摘要】
1.一种增材复合微轧制的轴表面修复系统，其特征在于，包括：
框架，所述框架上设有多组沿圆周方向均布的旋压单元，构造出中部磨损轴修复区域；
所述旋压单元包括第一驱动装置、第一导轨、第一滑块和轧辊，所述第一驱动装置和所述第一导轨固定于所述框架上，所述第一驱动装置的输出端与所述第一滑块相连，所述第一滑块可移动地设置在所述第一导轨上，所述轧辊与所述第一滑块相连且所述轧辊的辊面与所述中部磨损轴修复区域的磨损轴的周向面相对设置，用于对所述磨损轴上的增材堆积层旋压；
加热机构，设置于所述框架上，用于基于设定温度值对所述磨损轴加热；
增材打印机构，设置于所述框架上，用于对所述磨损轴打印所述增材堆积层。


2.根据权利要求1所述的增材复合微轧制的轴表面修复系统，其特征在于，所述框架为Y型框架，所述Y型框架包括三个分支架，所述分支架设有与所述中部磨损轴修复区域相连通的安装通道，所述第一驱动装置与所述安装通道的顶壁相连，所述第一导轨分别设置在所述安装通道的两侧内壁上。


3.根据权利要求1所述的增材复合微轧制的轴表面修复系统，其特征在于，还包括机床平台，所述机床平台上设有所述框架、传动进给装置和支撑装置，所述传动进给装置包括轴向驱动装置、丝杠和旋转驱动装置，所述轴向驱动装置的输出轴与所述丝杠相连，所述旋转驱动装置通过第一丝杠滑块与所述丝杠相连且所述旋转驱动装置的输出轴通过卡盘与所述磨损轴相连，所述支撑装置通过第二丝杠滑块与所述丝杠相连且位于所述旋转驱动装置和所述框架之间，用于支撑所述磨损轴。


4.根据权利要求3所述的增材复合微轧制的轴表面修复系统，其特征在于，所述机床平台上设有第二导轨，所述框架和所述轴向驱动装置分别位于所述第二导轨的两端，所述旋转驱动装置和所述支撑装置的底部分别设有第二滑块，所述第二滑块可移动地设置在所述第二导轨上。

【专利技术属性】
技术研发人员：祝弘滨，张琦，张家昊，刘昱，折洁，王行涛，龚明，
申请(专利权)人：中车工业研究院有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11