本實用新型涉及金屬零件加工設備技術領域,更具體地說,特別涉及一種新型激光熔覆設備。
背景技術:
激光熔覆技術是一種基于大功率激光器而興起的一種新的材料表面改性技術,其具體實現方式如下:在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自激冷卻在基體表面冶金結合形成一個稀釋率極低的表面涂層。激光熔覆技術能夠顯著改善基體表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性、抗氧化性等。
激光熔覆按送粉工藝的不同可分為粉末預置法和同步送粉法,由于同步送粉法易于實現自動化控制,因此被廣泛應用在冶金、金屬零件特種加工等領域內。
在現有技術中,同步送粉法要求送粉噴頭以及激光頭聯動,從而實現送粉、熔覆能夠同步進行。同步送粉法雖然可以對表面形狀復雜的工件進行熔覆加工,但是其存在一定的問題,例如:1、需要設置龐大的機器人系統實現送粉噴頭以及激光頭之間的聯動,其投資成本較大,不適于中小企業的推廣與應用;2、根據工件的表面形狀或者熔覆軌跡繪制電子圖紙,基于該電子圖紙對機器人系統進行控制,電子圖紙繪制要求較高,在熔覆軌跡復雜的情況下,將會極大地增加電子圖紙的繪制難度。
技術實現要素:
(一)技術問題
綜上所述,如何解決激光熔覆技術中同步送粉法存在的作業難度較大的問題,成為了本領域技術人員亟待解決的問題。
(二)技術方案
本實用新型提供了一種新型激光熔覆設備,該熔覆設備包括有設備機架,于所述設備機架上設置有用于對熔覆材料進行送粉的送粉系統以及用于提供熔覆激光束的激光系統,所述送粉系統包括有送粉噴頭,所述激光系統包括有激光頭。
基于上述結構設計,本實用新型還包括有聯動控制系統,所述聯動控制系統包括有與待加工工件的外部輪廓形狀相吻合的軌道模具、聯動平臺、安裝平臺、調節架、連接架以及聯動支臂;
所述聯動平臺設置于所述安裝平臺的下側,于所述安裝平臺的底部設置有安裝軸套,于所述聯動平臺的頂部設置有安裝軸,所述安裝軸插入到所述安裝軸套內、并通過直線軸承與其滑動連接,于所述安裝軸套的外側套設有彈簧,所述彈簧的一端與所述安裝平臺連接,所述彈簧的另一端與所述聯動平臺連接;
所述連接架設置于所述聯動平臺的底部,所述連接架的一端與所述聯動平臺連接,所述連接架的另一端設置有第一固定卡子,所述激光頭設置于所述第一固定卡子上;
所述調節架包括有第一連桿、第二連桿以及第二固定卡子,所述第一連桿與所述聯動平臺鉸接,所述第二連桿與所述第一連桿鉸接,所述第二固定卡子設置于所述第二連桿的末端,所述送粉噴頭設置于所述第二固定卡子上;
所述聯動支臂的一端與所述聯動平臺固定連接,所述聯動支臂的另一端設置有球軸承,所述球軸承可與所述軌道模具相抵、并與所述軌道模具滾動連接。
優選地,于所述聯動平臺的底部設置有第一安裝座,所述第一連桿通過轉軸與所述第一安裝座鉸接。
優選地,于所述聯動平臺的底部設置有第二安裝座,所述聯動支臂通過轉軸與所述第二安裝座鉸接。
優選地,所述連接架為長度可調結構,所述連接架包括有固定支臂以及調節支臂,于所述固定支臂上沿其長度方向設置有多個調節孔,于所述調節支臂上設置有可插入到所述調節孔中的調節螺栓。
優選地,所述第一連桿與所述聯動平臺鉸接,其鉸接的轉動方向為第一轉動向量;所述第二連桿與所述第一連桿鉸接,其鉸接的轉動方向為第二轉動向量;所述第一轉動向量與所述第二轉動向量垂直。
優選地,所述安裝軸設置于所述安裝軸套內、并形成聯軸組件;所述聯軸組件設置有多個,全部的所述聯軸組件均勻布設在所述安裝平臺的底部。
優選地,所述安裝平臺為鋁合金安裝平臺或不銹鋼安裝平臺;所述安裝平臺通過螺栓固定設置在所述設備機架上。
(三)有益效果
通過上述結構設計,在本實用新型提供的新型激光熔覆設備中,其設置有聯動平臺以及聯動支臂,聯動支臂通過球軸承在軌道模具上運動,利用聯動支臂帶動聯動平臺進行適應性浮動調整,在聯動平臺上安裝激光頭以及送粉噴頭,這樣就能夠完成激光頭以及送粉噴頭的機械化移動軌跡調整。本實用新型結構簡單,不需要進行復雜的圖紙繪制,其極大程度地降低了激光熔覆作業的難度以及復雜程度。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例中新型激光熔覆設備的結構示意簡圖;
在圖1中,部件名稱與附圖編號的對應關系為:
送粉系統1、激光系統2、送粉噴頭3、激光頭4、軌道模具5、
聯動平臺6、安裝平臺7、聯動支臂8、安裝軸套9、安裝軸10、
第一連桿11、第二連桿12、球軸承13、第一安裝座14、
第二安裝座15、固定支臂16、調節支臂17。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型,但不能用來限制本實用新型的范圍。
在本實用新型的描述中,除非另有說明,“多個”的含義是兩個或兩個以上;術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
請參考圖1,圖1為本實用新型實施例中新型激光熔覆設備的結構示意簡圖。
本實用新型提供了一種新型激光熔覆設備,用于實現金屬工件的激光熔覆。
在本實用新型中,該新型激光熔覆設備包括有設備機架,設備機架采用鑄鐵或者不銹鋼制成,這樣設備機架整機質量較高,其放置在地面上重心較低,其運行穩定性較高。
在設備機架上設置有用于對熔覆材料進行送粉的送粉系統1以及用于提供熔覆激光束的激光系統2,送粉系統1包括有送粉噴頭3,激光系統2包括有激光頭4。送粉系統1用于實現熔覆粉料的輸送、并通過送粉噴頭3將熔覆粉料噴涂到金屬工件上。激光系統2用于生成熔覆激光束,熔覆激光束通過激光頭4照射到熔覆粉料上,通過熔覆激光束實現熔覆粉料在工件上的熔融。
基于上述結構設計,本實用新型還提供了聯動控制系統,聯動控制系統用于實現送粉噴頭3以及激光頭4的聯動。
聯動控制系統包括有與待加工工件的外部輪廓形狀相吻合的軌道模具5、聯動平臺6、安裝平臺7、調節架、連接架以及聯動支臂8。
軌道模具5根據待加工工件的外部輪廓形狀進行預制,其可以以塑料顆粒為原料通過注塑工藝一體成型,也可以以待加工工件為模型利用砂型鑄造工藝制作軌道模具。當然,也可以根據客戶要求,由生產廠家進行軌道模具5的預制。
安裝平臺7采用不銹鋼安裝平臺結構設計,其也可以采用鋁型材安裝平臺結構設計。安裝平臺7通過螺栓固定設置到設備機架上,安裝平臺7用于實現聯動平臺6的安裝。在此需要說明的是:本實用新型在設備機架上設置了用于安裝待加工工件的工作臺,在工作臺的一側設置了聯動工作臺,將待加工工件設置到工作臺上,將軌道模具5設置到聯動工作臺上。安裝平臺7與聯動平臺6組裝后設置在工作臺以及聯動工作臺的上方。
聯動平臺6采用PVC泡沫板或者PMI泡沫板制成,這樣能夠保證聯動平臺6具有較高的結構強度以及較輕的質量。聯動平臺6設置于安裝平臺7的下側,于安裝平臺7的底部設置有安裝軸套9,于聯動平臺6的頂部設置有安裝軸10,安裝軸10插入到安裝軸套9內、并通過直線軸承與其滑動連接,于安裝軸套9的外側套設有彈簧,彈簧的一端與安裝平臺7連接,彈簧的另一端與聯動平臺6連接。安裝軸套9為鋼制安裝軸套,在安裝軸套9內設置有兩個直線軸承,其中一個直線軸承設置在安裝軸套9的中間部位,另一個直線軸承設置在安裝軸套9的底端。安裝軸10為不銹鋼光軸,其插入到安裝軸套9內通過直線軸承與安裝軸套9實現直線滑動連接。
連接架用于實現激光頭4的安裝,具體地,連接架設置于聯動平臺6的底部,連接架的一端與聯動平臺6連接,連接架的另一端設置有第一固定卡子,激光頭4設置于第一固定卡子上。連接架的一端設置有安裝法蘭,連接架通過安裝法蘭設置到聯動平臺6的底部(安裝法蘭通過螺栓固定設置到聯動平臺6上)。
第一固定卡子采用類似于現有技術中夾子的結構設計,其用于夾住激光頭4實現激光頭4在連接架上的固定安裝。
在本實用新型中,在第一固定卡子用于安裝激光頭4的內側面上設置了橡膠墊,通過橡膠墊對激光頭4起到保護作用。
調節架用于實現送粉噴頭3的安裝,具體地,調節架包括有第一連桿11、第二連桿12以及第二固定卡子,第一連桿11與聯動平臺6鉸接,第二連桿12與第一連桿11鉸接,第二固定卡子設置于第二連桿12的末端,送粉噴頭3設置于第二固定卡子上。
調節架采用兩級可調結構設計,其中,第一連桿11與聯動平臺6鉸接實現第一級角度調節,第二連桿12與第一連桿11鉸接實現第二級角度調節。這樣對于結構復雜的待加工工件而言,通過調節架對送粉噴頭3進行安裝,其能夠滿足不同形狀工件的加工要求。
第二固定卡子采用類似于現有技術中夾子的結構設計,其用于夾住送粉噴頭3實現送粉噴頭3在調節架上的固定安裝。
在本實用新型中,在第二固定卡子用于安裝送粉噴頭3的內側面上設置了橡膠墊,通過橡膠墊對送粉噴頭3起到保護作用。
聯動支臂8的功能為:根據軌道模具5的外部輪廓形狀對聯動平臺6進行位置調節。
在本實用新型中,聯動支臂8的一端與聯動平臺6固定連接,聯動支臂8的另一端設置有球軸承13,球軸承13可與軌道模具5相抵、并與軌道模具5滾動連接。軌道模具5與待加工工件同步運轉,球軸承13與軌道模具5的外表面接觸,在熔覆作業過程中,聯動支臂8根據球軸承13對軌道模具5的外部輪廓進行適時調整,聯動支臂8與聯動平臺6固定連接,這樣聯動平臺6就能夠上下浮動實現激光頭4以及送粉噴頭3的位置調整。
通過上述結構設計,在本實用新型提供的新型激光熔覆設備中,其設置有聯動平臺6以及聯動支臂8,聯動支臂8通過球軸承13在軌道模具5上運動,利用聯動支臂8帶動聯動平臺6進行適應性浮動調整,在聯動平臺6上安裝激光頭4以及送粉噴頭3,這樣就能夠完成激光頭4以及送粉噴頭3的機械化移動軌跡調整。本實用新型結構簡單,不需要進行復雜的圖紙繪制,其極大程度地降低了激光熔覆作業的難度以及復雜程度。
具體地,于聯動平臺6的底部設置有第一安裝座14,第一連桿11通過轉軸與第一安裝座14鉸接。第一安裝座14為塑料安裝座,在第一安裝座14的上側面設置旋轉螺桿,旋轉螺桿穿過聯動平臺6后通過螺栓實現第一安裝座14在聯動平臺6上的固定。第一安裝座14可相對于聯動平臺6進行旋轉,將第一連桿11設置在第一安裝座14上,能夠通過第一安裝座14對調節架進行轉動調節。
基于上述結構設計,本實用新型在聯動平臺6的底部設置有第二安裝座15,聯動支臂8通過轉軸與第二安裝座15鉸接。第二安裝座15在聯動平臺6上的安裝方式與第一安裝座14在聯動平臺6上的安裝方式相同,在此不進行贅述。
為了能夠對激光頭4在聯動平臺6上的設置高度進行微調,本實用新型對連接架進行了結構優化設計:連接架為長度可調結構,連接架包括有固定支臂16以及調節支臂17,于固定支臂16上沿其長度方向設置有多個調節孔,于調節支臂17上設置有可插入到調節孔中的調節螺栓。固定支臂16以及調節支臂17均采用鋁型材制成。
在此限定:第一連桿11與聯動平臺6鉸接,其鉸接的轉動方向為第一轉動向量;第二連桿12與第一連桿11鉸接,其鉸接的轉動方向為第二轉動向量;第一轉動向量與第二轉動向量垂直。
在使用狀態下:第一連桿11安裝在第一安裝座14上,第一安裝座14能夠圍繞Z軸旋轉,第一連桿11與第一安裝座14鉸接,第一連桿11能夠圍繞X軸轉動,第一連桿11與第二連桿12鉸接,第二連桿12能夠圍繞Y軸轉動。這樣,可以實現送粉噴頭3在空間上任意位置的調節。
安裝軸10設置于安裝軸套9內、并形成聯軸組件,為了提高聯動平臺6在安裝平臺7上上下浮動的穩定性,聯軸組件設置有多個,全部的聯軸組件均勻布設在安裝平臺7的底部。由多個聯軸組件對聯動平臺6進行限位,其能夠避免聯動平臺6在上下浮動時發生偏移,保證了聯動平臺6聯動的穩定性。
具體地,安裝平臺7為鋁合金安裝平臺或不銹鋼安裝平臺;安裝平臺7通過螺栓固定設置在設備機架上。安裝平臺7采用鋁合金或者不銹鋼結構設計,其具有較高的結構強度,保證本實用新型使用的可靠性。
本實用新型的實施例是為了示例和描述起見而給出的,而并不是無遺漏的或者將本實用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本實用新型的原理和實際應用,并且使本領域的普通技術人員能夠理解本實用新型從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。