[发明专利]一种机床主轴内孔的修复装置和修复方法

说明书

本发明是一种机床主轴内孔的修复装置和修复方法，基于激光熔覆技术，通过送粉装置在废旧主轴内孔磨损表面上熔覆粉末，并同时经激光熔化使之和主轴内孔待修复面的薄层冶金结合，快速凝固后形成稀释度极低且与内孔薄层材料冶金结合的表面涂层，从而修复机床主轴内孔并达到基体原本具有的性能。该装置由激光器、激光熔覆头、送粉系统和冷却系统等部分组成。

技术领域

本项发明涉及与激光熔覆和再制造设备相配套的装置技术领域，尤其是一种修复机床主轴内孔的方法及其应用的修复装置。

背景技术

目前我国拥有传统旧机床已超过200多万台，并且大多数机床正超期服役。主轴是一种典型的机床部件，具有很高的回收利用价值和再制造价值潜力。而机床主轴上负责将转矩和运动传递给切削工具，主轴上的内孔一旦研伤、磨损，铁削的腐蚀等损伤，就严重其几何精度（如端面跳动和径向跳动），从而影响加工精度。因此，如何修复主轴内孔已经成为修复主轴的关键。

目前修复主轴内孔的工艺有电镀工艺修复、粘接工艺修复、等离子喷涂工艺修复，其中电镀工艺修复存在的问题是，电镀工艺消耗时间长，而且镀层脆性大，易断裂，不适合受冲击或长时静载压力零件的修复。经粘接工艺通过使用粘接剂来修复机械装备及产品的损伤部位，粘接修复后的零件不适用与高温工作环境，且抗冲击性能较差，易老化，经粘接修复后的零件其使用寿命将大大缩短。等离子喷涂工艺一般适用于轴和轴颈的修复，喷丝后的零件表面一般具有高的耐腐蚀性，但其由于半冶金半机械的结合方式使得涂层质量较差。这些方式都可能会使主轴内孔表面产生二次断裂或损坏，需要二次修复。

激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，从而节约贵重稀有金属材料，降低成本。因此，世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。

激光熔覆技术可对产品的表面进行修复，通过维修可降低其再制造的成本。另外，对内孔表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在内孔表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命。目前，大多数的激光熔覆头采用侧向送粉装置，送粉不均匀，难以完成内孔的修复，从而改善废旧主轴的几何精度如端面跳动和径向跳动。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决废旧机床主轴的内孔存在的磨损和精度被破坏的问题。

技术方案：

一种机床主轴内孔的修复装置，该装置包括激光器、激光熔覆头、送粉系统和冷却系统；

所述送粉系统包括送粉器，送粉器通过送粉管连接激光熔覆头；

所述激光器与激光熔覆头连接；

所述冷却系统包括通过进出水管连接激光熔覆头的冷水机组；

所述激光熔覆头的头部为锥状的中心导光筒，所述中心导光筒四周为通粉锥套，所述通粉锥套顶部开有粉嘴，通粉锥套另一端连接送粉管；

所述中心导光筒内设置有积分镜，所述积分镜使激光束偏移并垂直于内孔待修复表面；

所述积分镜通过反射镜形成光路与激光器连接。

所述的机床主轴内孔的修复装置，优选地：所述送粉器的送粉管通过分粉器分为4路并连接至通粉锥套。

所述的机床主轴内孔的修复装置，优选地：所述激光熔覆头的积分镜下方设置有保护镜。

所述的机床主轴内孔的修复装置，优选地：所述积分镜后设置有冷却腔。

所述的机床主轴内孔的修复装置，优选地：分出的4路送粉管均经过保护套内，通过快速接头与通粉锥套的送粉口连接。