CN209532092U - 一种回转体类金属零件的增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种回转体类金属零件的增材制造设备，包括加热装置，由支架、频率控制箱和感应线圈组成，用于对被加工的回转体类零件的表层进行局部加热；送粉机构，由喷头固定架、送粉管路和送粉箱组成，用于负责增材制造过程中粉料的添加；机床支撑台架，用于负责被加工的回转体类零件的装夹定位、加工过程的周向进给和轴向进给。本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备通过基于涡流加热原理，采用中高频感应方法加热金属表面的增材制造技术，具有结构简单、故障率低、加工效率高、后期维护费用很低、不污染环境等优点。本实用新型除了可用于回转体类零件的损伤修复外，还可以替代传统的镀铬技术，改善回转体类零件的防腐耐磨特性。

Description

一种回转体类金属零件的增材制造设备

技术领域

本实用新型属于增材制造设备的技术领域，尤其涉及一种回转体类金属零件的增材制造设备。

背景技术

回转体类零件多为机器的导向件或承重件，是机器的关键零部件。机器在使用过程中，回转体类零件经过长时间的摩擦、磨损或突发撞击等意外事故均可造成零件的失效。大型零部件失效以后，传统的加工方法无法对其进行修复，多数零件只能报废，造成巨大的资源浪费。对于失效的重要回转类金属零件，一般是首先通过机床对损坏的原有零件表面进行少量的材料去除，再通过大功率激光器对金属表面进行加热，同时对金属表面喷涂金属粉末进行激光熔融的增材制造技术进行修复，但此种方法存在激光器价格昂贵，加工效率低，用时长，并且激光器后期运行维护费用高昂，限制了其在工业上的应用，目前只是对进口且价格高的金属类零件进行此种修复。另外，为了改善回转类零件表面的防腐耐磨性质，现阶段常采用镀铬技术对零件表面进行处理，但是镀铬工艺是一种高污染化学处理方法。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种回转体类金属零件的增材制造设备，采用中高频感应方法加热金属表面进行增材制造，结构简单、故障率低、加工效率高、后期维护费用低。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种回转体类金属零件的增材制造设备，包括：

加热装置，由支架、频率控制箱和感应线圈组成，用于对被加工的回转体类零件的表层进行局部加热；

送粉机构，由喷头固定架、送粉管路和送粉箱组成，用于负责增材制造过程中粉料的添加；

机床支撑台架，用于负责被加工的回转体类零件的装夹定位、加工过程的周向进给和轴向进给。

进一步的，所述感应线圈为空心铜管，该铜管所围成的圆环的内圈直径大于被加工的回转体类零件的外径，用于被加工的回转体类零件的感应加热。

进一步的，所述喷头固定架为圆环状，其尺寸与所述感应线圈的尺寸相适配，并同所述感应线圈一同固定在所述频率控制箱的外侧。

进一步的，所述喷头固定架的圆周方向均匀布置有送粉喷头，用于将粉料均匀喷在经加热后的被加工的回转体类零件的表面；

所述送粉喷头通过所述送粉管路与所述送粉箱连接。

可选的，所述机床支撑台架包括机床床身、位于所述机床床身上的第一导轨、轴向进给电机、沿着机床床身在所述轴向进给电机的带动下沿着第一导轨做轴向进给运动的进给拖板；

所述进给拖板上设有用于定位、夹紧和旋转被加工的回转体类零件的夹紧旋转机构。

进一步的，所述夹紧旋转机构包括可沿着所述进给拖板上的第二导轨移动的右调整箱和圆周进给箱；

所述右调整箱和圆周进给箱上均安装有用于定位和夹紧被加工的回转体类零件的顶尖。

进一步的，所述圆周进给箱上安装有用于带动被加工的回转体类零件沿其轴线做回转运动的圆周进给电机。

由上，本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备通过基于涡流加热原理，采用中高频感应方法加热金属表面的增材制造技术，具有结构简单、故障率低、加工效率高、后期维护费用很低、不污染环境等优点。本实用新型除了可用于回转体类零件的损伤修复外，还可以替代传统的镀铬技术，改善回转体类零件的防腐耐磨特性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备的结构示意图；

图2为本实用新型的被加工的回转体类零件穿过喷头固定架后的径向截面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

本实用新型主要用于大型回转体类金属零件表面的增材制造，主要用于金属回转体类零件表面的修复或表面防腐耐磨处理，如图1所示，本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备主要由中频或高频加热装置、送粉机构、机床支撑台架组成。

中频或高频加热装置负责对被加工的回转体类零件(被修复零件/被加工件)的表层进行局部加热，由支架1、频率控制箱2和感应线圈12组成。支架1用来调整和固定频率控制箱2在***中的位置。频率控制箱2是中频或高频加热装置的电器控制部分，负责输出中频或高频交流电。感应线圈12为空心铜管，工作时内部可通过冷却水对感应线圈12进行冷却，负责被加工的回转体类零件8的感应加热，空心铜管所围成的圆环直径根据被加工的回转体类零件8的直径进行配制，其内圈直径比被加工回转体零件外径稍大。

送粉机构负责增材制造过程中粉料的添加，由喷头固定架9、送粉管路11和送粉箱10组成。喷头固定架9为圆环状，其沿回转体类零件径向截面图见图2所示，喷头固定架9负责固定送粉喷头17，喷头固定架9的尺寸应当同感应线圈12的尺寸进行配制，安装时同感应线圈12一同固定在频率控制箱2的外侧。考虑到被加工的回转体类零件8的布置方式，送粉机构应该在回转体类零件的圆周方向均匀布置送粉喷头17。送粉管路11负责连接送粉箱10和送粉喷头17，将粉料均匀喷送至经过中频或高频加热后的金属表面，实现增材制造。

机床支撑台架负责被加工的回转体类零件8的装夹定位、加工过程的周向进给和轴向进给，由机床床身6、位于所述机床床身6上的第一导轨4、轴向进给电机14、进给拖板13、圆周进给电机15、右调整箱3、顶尖7、圆周进给箱16组成。被加工的回转体类零件8由右调整箱3、圆周进给箱16及顶尖7进行定位和夹紧，顶尖7分别安装在圆周进给箱16和右调整箱3上，能够根据零件的长度沿着进给拖板13上的第二导轨调整两个顶尖7之间的距离。圆周进给箱16和右调整箱3通过第二导轨安装在进给拖板13上，进给拖板13沿着机床床身6在轴向进给电机14的带动下可以沿着第一导轨4做轴向进给运动。为了保证喷粉均匀，圆周进给箱16上安装的圆周进给电机15及减速装置带动被加工的回转体类零件8沿其轴线做回转运动。所述右调整箱3、圆周进给箱16、顶尖7和圆周进给电机15构成本实用新型的夹紧旋转机构。

下面，根据图1-图2并结合上述技术特征的描述，对本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备的工作原理进行简单描述：

首先根据被加工的回转体类零件8的尺寸配制感应线圈12和喷头固定架9，以保证高频或中频加热效果。将配制好的感应线圈12和喷头固定架9固定在频率控制箱2外侧。将被加工的回转体类零件8穿过感应线圈12和喷头固定架9，并通过两个顶尖7固定在机床支撑台架上。调整频率控制箱的位置，保证加工过程中零件的轴心线和感应线圈的轴心线基本重合。感应线圈12初始在零件的一端。调整控制***输出合适的工况参数，启动圆周进给电机15和轴向进给电机14，使被加工的回转体类零件8沿轴向及圆周方向均匀运动。被加工的回转体类零件表面在感应线圈12的作用下会迅速升温，达到增材制造的温度，同时送粉机构通过送粉喷头17向感应加热区送粉，粉料会附着在高温区实现增材制造过程。感应加热的同时，零件会在圆周进给电机15和减速装置的带动下做圆周方向的进给，该进给运动保证被加工的回转体类零件8能够在圆周方向实现均匀的增材制造。同时进给拖板13会带动被加工的回转体类零件向零件另外一端做轴向进给，实现整个轴向长度方向上的增材制造，其中圆周方向进给和轴向进给应运动均匀。

增材加工之后，可将被加工的回转体类零件8运送至车床或磨床进行进一步切削加工，直至零件表面达到精度要求。

本实用新型的回转体类金属零件的增材制造设备通过基于涡流加热原理，采用中高频感应方法加热金属表面的增材制造技术，具有结构简单、故障率低、加工效率高、后期维护费用很低、不污染环境等优点。本实用新型除了可用于回转体类零件的损伤修复外，还可以替代传统的镀铬技术，改善回转体类零件的防腐耐磨特性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，包括：

加热装置，由支架(1)、频率控制箱(2)和感应线圈(12)组成，用于对被加工的回转体类零件(8)的表层进行局部加热；

送粉机构，由喷头固定架(9)、送粉管路(11)和送粉箱(10)组成，用于负责增材制造过程中粉料的添加；

机床支撑台架，用于负责被加工的回转体类零件(8)的装夹定位、加工过程的周向进给和轴向进给。

2.如权利要求1所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述感应线圈(12)为空心铜管，该铜管所围成的圆环的内圈直径大于被加工的回转体类零件(8)的外径，用于被加工的回转体类零件的感应加热。

3.如权利要求2所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述喷头固定架(9)为圆环状，其尺寸与所述感应线圈(12)的尺寸相适配，并同所述感应线圈(12)一同固定在所述频率控制箱(2)的外侧。

4.如权利要求3所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述喷头固定架(9)的圆周方向均匀布置有送粉喷头(17)，用于将粉料均匀喷在经加热后的被加工的回转体类零件(8)的表面；

所述送粉喷头(17)通过所述送粉管路(11)与所述送粉箱(10)连接。

5.如权利要求1所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述机床支撑台架包括机床床身(6)、位于所述机床床身(6)上的第一导轨(4)、轴向进给电机(14)、沿着机床床身(6)在所述轴向进给电机(14)的带动下沿着第一导轨(4)做轴向进给运动的进给拖板(13)；

所述进给拖板(13)上设有用于定位、夹紧和旋转被加工的回转体类零件的夹紧旋转机构。

6.如权利要求5所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述夹紧旋转机构包括可沿着所述进给拖板(13)上的第二导轨移动的右调整箱(3)和圆周进给箱(16)；

所述右调整箱(3)和圆周进给箱(16)上均安装有用于定位和夹紧被加工的回转体类零件(8)的顶尖(7)。

7.如权利要求6所述的回转体类金属零件的增材制造设备，其特征在于，所述圆周进给箱(16)上安装有用于带动被加工的回转体类零件沿其轴线做回转运动的圆周进给电机(15)。