CN103741135A

CN103741135A - 一种再制造金属表面的装置及其使用方法

Info

Publication number: CN103741135A
Application number: CN201310723780.8A
Authority: CN
Inventors: 王欢; 谷云蕾
Original assignee: LIAONING JINZHIYUN LASER ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CATIC Beijing Huasheng Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-04-23

Abstract

一种用于再制造金属表面的装置，包括底板、安装在底板上的X轴滑座、垂直安装在该X轴滑座上可相对其运动的立柱、及至少一个安装在该立柱上的可相对于该立柱上下运动的Z轴底座，该立柱上还装有送料装置；所述的Z轴底座上设有Z轴导轨，且该Z轴导轨分别与X轴滑座、立柱相互垂直，所述的Z轴导轨上设有一装有铣削加工头和激光器的安装座，送料装置通过一送料管与所述激光器相连。本发明克服了传统设备修复过程中，需分别采用不同设备对受损面或需要制备功能层的表面进行机加工与表面处理所引起的加工操作复杂、定位难的缺陷，并实现了激光熔覆后熔覆面二次加工。采用一种将铣削加工与激光熔覆相结合的设备，实现对机床受损面进行同步铣削与激光熔覆处理，提高加工质量和加工效率。

Description

一种再制造金属表面的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特指一种用于再制造金属表面的装置及其使用方法。

背景技术

机床或设备在长期使用过程中，其相对运动的接触金属面，由于长时间的摩擦，很容易影响机床的加工精度及加工质量。为了克服这种缺陷，在实际的生产中，通常需要受损零件更换。但是，对于大型的机床或设备，当其磨损的是机床或设备的机架本身时，采用更换零件的方法来修复机床就变得不现实，因此，需要对受磨损面进行修复和再制造。

而传统的，修复一般分为两个步骤，首先，采用打磨或机械切削设备对受损面进行加工处理，其次对加工后的受损面进行表面处理。目前的修复过程中，一般都是通过铣削或者打磨的方式对机床受磨损面进行打磨或切削，以去除受损面的受污染的材质，而后，采用热源与熔覆材料送料装置相结合，对以加工的受损面进行表面处理，虽然，这种方式能够解决大型机床或设备受损机架不能更换修复的缺陷，但是，由于其将切削加工与激光熔覆分开处理，其不仅加工比较复杂，而且，由于存在机械加工与激光熔覆处理两次加工重新定位，故其加工精度不高，在另一方面，由于现有技术中的表面处理是在机械加工完全完成后进行的，最先完成的机械加工面，很容易受到二次污染，从而影响表面处理的质量，严重的甚至导致熔覆材料受损面上剥离。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种将铣削加工与激光熔覆处理相结合的装置，可实现对受损金属表面进行同步切削加工及表面熔覆处理。

为实现上述目的，本发明之一种用于再制造金属表面的装置，其特征在于：其包括底板、安装在底板上的X轴滑座、垂直安装在该X轴滑座上可相对其运动的立柱、及至少一个安装在该立柱上的可相对于该立柱上下运动的Z轴底座，该立柱上还装有送料装置；所述的Z轴底座上设有Z轴导轨，且该Z轴导轨分别与X轴滑座、立柱相互垂直，所述的Z轴导轨上设有一装有铣削加工头和激光器的安装座，送料装置通过一送料管与所述激光器相连。

在上述方案的基础上优选，该铣削加工头包括铣削驱动装置与该铣削驱动装置相连的铣削头。

在上述方案的基础上优选，该铣削驱动装置与铣削头之间还设有一偏心连接头，该铣削头通过所述偏心连接头与铣削驱动装置相连。

在上述方案的基础上优选，所述的激光器包括激光发生器和与激光发生器相连的激光头，且所述的激光发生器为3000W半导体激光器。

在上述方案的基础上优选，所述的X轴滑座包括两间隔设置且相互平行的X轴导轨，所述的立柱底端分别设有与所述X轴导轨相配合的两滑轨。

在上述方案的基础上优选，所述的在所述的两X轴导轨间装有一丝杆，所述的立柱底端的两滑轨之间还设有一带有内螺纹与所述丝杆相配合的滑块。

在上述方案的基础上优选，所述的Z轴底座为两个，其分别设置在该立柱的两相对侧面上，且该侧面与所述的X轴导轨中心轴线相垂直。

在上述方案的基础上优选，所述的底板上装有用于调整底板安装水平的地脚调整装置。

在上述方案的基础上优选，所述的送料装置装有熔覆材料，且该熔覆材料的重量百分比为：C0.11％、Cr16％-28％、Si1.3％、Ni2.5％-8.75％、Mn0.55％-1.4％、Mo1.2％、B0.65％-1％、Fe其余。

在上述方案的基础上优选，所述的用于再制造金属表面的装置是用于加工轧机牌坊衬板的安装面。

本发明还提供了一种使用上述用于再制造金属表面的装置的方法，其特征在于：其包括以下步骤，

A.调整底板安装面水平，并调节X轴滑座、立柱及Z轴底座与待加工件的相对位置，使铣削加工头与待加工的金属表面相接触；

B.启动铣削加工头，对待加工表面进行切削加工；随后启动激光器和送料装置，对已被切削加工后的工件，进行表面处理。

C.将激光头取下，对激光表面处理后的平面进行二次加工，达到设备设计要求。

本发明还提供了一种使用上述用于再制造金属表面的装置的方法，其特征在于：该用于修复金属表面的装置是用于加工轧机牌坊衬板的修复，所述的轧机牌坊包括至少一个支架，所述支架包括垂直相向而设置两支撑板、及连接两支架的上盖，所述的底板放置在上盖底端的两支撑板之间，使得所述的激光器与铣削加工头在移动过程中可与所述支撑板相对的内侧面相接触。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明克服了传统设备修复过程中，需分别采用不同设备对受损面进行机加工与表面处理所引起的加工操作复杂、定位难的缺陷，采用一种将铣削加工与激光熔覆相结合的设备，实现对机床受损面进行同步铣削与激光熔覆处理，防止机械加工面受到再次污染，影响加工质量，实现激光表面处理后的二次加工。

附图说明

图1是本发明的用于修复金属表面的装置立体结构图；

图2是本发明的用于修复金属表面的装置的侧视图；

图3是本发明的用于修复金属表面的装置的使用状态参考图。

具体实施方式

为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，并结合参阅图2至3所示，本发明提供一种用于修复金属表面的装置，其包括底板10、安装在底板10上的X轴滑座20、垂直安装在该X轴滑座20上可相对其运动的立柱30、及至少一个安装在该立柱30上的可相对于该立柱30上下运动的Z轴底座40，该立柱30上还装有送料装置50；所述的Z轴底座40上设有Z轴导轨，且该Z轴导轨分别与X轴滑座20、立柱30相互垂直，所述的Z轴导轨上设有一装有铣削加工头71和激光器72的安装座70，送料装置50通过一送料管与所述激光器72相连。其中，该铣削加工头71包括铣削驱动装置与该铣削驱动装置相连的铣削头。

为了方便描述说明，以下将列举的本发明一种用于修复金属表面的装置用于修复轧机牌坊安装衬板的使用进行详细说明，由于轧机牌坊一般包括两支架91，且支架91包括两相向间隔设立的支撑板92及连接两支撑板92的上盖93，轧机牌坊衬板一般设立在支撑板92的相对于另一块支撑板92一侧的中间面上，使用时，将本发明的一种用于修复金属表面的装置底板10安装在上盖93正下端的两支撑板92之间，驱动Z轴底座40在相对于立柱30上下滑动，使得铣削加工头71和激光器72能够在轧机牌坊衬板的高度与其相接触，同时，调整激光器72与铣削加工头71在Z轴底座40的位置，保证铣削的切削进给量，从而保证其修复后的尺寸符合机器安装要求，工作时，驱动立柱30带动安装在其上的铣削加工头71和激光器72相对于轧机牌坊安装衬板在X轴滑座20上运动，并配合安装在立柱30上的Z轴底座40相对于立柱30上下运动，从而实现铣削加工头71对轧机牌坊安装衬板整个代加工区域的加工；工作时，首先铣削加工头71对待加工的轧机牌坊安装衬板的待修复面进行铣削加工，去除表面的受损层后，安装至立柱30上的送料装置50将安装在其内的熔覆材料输送至激光头处，激光发生器产生激光并传播至激光头输出，激光加热熔覆材料，使得熔覆材料熔覆在经铣削后的已加工表面，由于本发明的铣削加工与激光熔覆是在同一机器的相同基准上进行的，避免了二次定位，从而减少了安装误差造成的修复尺寸的误差，同时，本发明的激光熔覆加工与铣削加工是在不同的加工区域同时进行，不仅提高了修复的工作效率，而且，对与同一加工区域激光熔覆加工是紧跟在铣削加工之后，可有效的避免已铣削加工面受到再次污染或氧化，影响激光熔覆的效果，导致激光加工质量不高。

进一步，为了增大铣削头在垂直轴运动范围，该铣削驱动装置与铣削头之间还设有一偏心连接头73，该铣削头通过所述偏心连接头73与铣削驱动装置相连。其中，所述的激光器72包括激光发生器和与激光发生器相连的激光头，且所述的激光发生器为3000W半导体光纤激光器72。

请继续参阅图2所示，本发明的X轴滑座20包括两间隔设置且相互平行的X轴导轨21，所述的立柱30底端分别设有与所述X轴导轨21相配合的两滑轨，为了进一步保证立柱30相对于底板10滑动的平稳性，减少铣削加工的误差，在所述的两X轴导轨21间装有一丝杆，所述的立柱30底端的两滑轨之间还设有一带有内螺纹与所述丝杆相配合的滑块。

请继续参阅图1所示，为了提高加工效率，本发明的Z轴底座40为两个，其分别设置在该立柱30的两相对侧面上，且该侧面与所述的X轴导轨21中心轴线相垂直。工作时，设置分别安装在立柱30两相对侧面上的Z轴底座40上的铣削加工头71和激光头同时对待加工的工作面加工，从而减少了其加工时间周期，有效的提高其生产效率。

进一步，为了防止安装面的不水平，导致加工的误差，所述的底板10上装有用于调整底板10安装水平的地脚调整装置80。

所述的送料装置50装有熔覆材料，且该熔覆材料的重量百分比为：C0.11％、Cr16％-28％、Si1.3％、Ni2.5％-8.75％、Mn0.55％-1.4％、Mo1.2％、B0.65％-1％、Fe其余。

本发明还提供了一种使用用于修复金属表面的装置的方法，其特征在于：其包括以下步骤，

A.调整底板10安装面水平，并调节X轴滑座20、立柱30及Z轴底座40与待加工件的相对位置，使铣削加工头71与待加工的金属表面相接触；

B.启动铣削加工头71，对待加工表面进行切削加工；随后启动激光器72和送料装置50，对已被切削加工后的工件，进行表面处理。

综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims

1.一种用于再制造金属表面的装置，其特征在于：其包括底板、安装在底板上的X轴滑座、垂直安装在该X轴滑座上可相对其运动的立柱、及至少一个安装在该立柱上的可相对于该立柱上下运动的Z轴底座，该立柱上还装有送料装置；所述的Z轴底座上设有Z轴导轨，且该Z轴导轨分别与X轴滑座、立柱相互垂直，所述的Z轴导轨上设有一装有铣削加工头和激光器的安装座，送料装置通过一送料管与所述激光器相连。

2.如权利要求1所述的用于再制造轧机牌坊衬板安装面的装置，其特征在于：该铣削加工头包括铣削驱动装置与该铣削驱动装置相连的铣削头。

3.如权利要求2所述的用于再制造轧机牌坊衬板安装面的装置，其特征在于：该铣削驱动装置与铣削头之间还设有一偏心连接头，该铣削头通过所述偏心连接头与铣削驱动装置相连。

4.如权利要求1所述的用于再制造金属表面的装置，其特征在于：所述的激光器包括激光发生器和与激光发生器相连的激光头，且所述的激光发生器为3000W半导体激光器。

5.如权利要求1所述的用于再制造金属表面的装置，其特征在于：所述的X轴滑座包括两间隔设置且相互平行的X轴导轨，所述的立柱底端分别设有与所述X轴导轨相配合的两滑轨。

6.如权利要求5所述的用于再制造金属表面的装置，其特征在于：所述的在所述的两X轴导轨间装有一丝杆，所述的立柱底端的两滑轨之间还设有一带有内螺纹与所述丝杆相配合的滑块。

7.如权利要求5所述的用于再制造金属表面的装置的装置，其特征在于：所述的Z轴底座为两个，其分别设置在该立柱的两相对侧面上，且该侧面与所述的X轴导轨中心轴线相垂直。

8.如权利要求1-7任一项所述的用于再制造金属表面的装置其特征在于：所述的底板上装有用于调整底板安装水平的地脚调整装置。

9.如权利要求1所述的用于再制造金属表面的装置，其特征在于：所述的送料装置装有熔覆材料，且该熔覆材料的重量百分比为：C0.11％、Cr16％-27.5％、Si1.3％、Ni2.5％-8.75％、Mn0.55％-1.4％、Mo1.2％、B0.65％-1％、Fe其余。

10.一种如权利要求1所述的用于再制造金属表面的装置的使用方法，其特征在于：其包括以下步骤，

A.调整底板安装面水平，并调节X轴滑座、立柱及Z轴底座与待加工

件的相对位置，使铣削加工头与待加工的金属表面相接触；

B.启动铣削加工头，对待加工表面进行切削加工；随后启动激光器和

送料装置，对已被切削加工后的工件，进行表面强化处理。

11.如权利要求10所述的用于再制造金属表面的装置的使用方法，其特征在于：该用于再制造轧机牌坊衬板安装面的装置是用于加工轧机牌坊衬板的修复，所述的轧机牌坊包括至少一个支架，所述支架包括垂直相向而设置两支撑板、及连接两支架的上盖，所述的底板放置在上盖底端的两支撑板之间，使得所述的激光器与铣削加工头在移动过程中可与所述支撑板相对的内侧面相接触。