CN108866546A - 一种用于激光熔覆修复齿轮的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，属于激光加工领域。该装置包括三维移动平台、PLC控制系统、激光金属沉积系统、夹具、电机。本发明将待修复的齿轮固定在夹具上，通过控制电机使其断齿置于水平面上。该装置结构简单，操作方便，提高了齿轮修复质量和效率，且柔性较大，可装夹不同内孔尺寸的齿轮。

Description

一种用于激光熔覆修复齿轮的装置
技术领域
本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种用于激光熔覆修复齿轮的装置。
背景技术
齿轮是机械系统中承载运动载荷的重要组成部分，在齿轮的使用过程中由于齿面磨损、齿面的点蚀和剥落、裂纹和断齿等而失效。机械系统的正常工作将由于齿轮的失效而受到严重影响，从而造成事故。齿轮的报废会因为其高昂的制造成本而造成资源的浪费。
齿轮的修复与再制造是一个困扰装备技术维修工作人员的难点，国内许多的机械领域从业者进行了多种再制造技术，如堆焊、喷涂和化学镀等，但效果都没有达到预期效果。
激光熔覆作为一种新兴的表面改性技术，是通过利用高能量密度的激光束熔化添加在基材表面的熔覆材料以及基材表面薄层而一起凝固的方法，能在待修复基材上得到与其呈冶金结合的熔覆层，相对于传统的修复手段，激光熔覆具有基材与熔覆层呈冶金结合、熔覆过程中热影响区域小、熔覆层性能优异以及修复后零件便于后续加工等众多优点，为提高齿轮修复质量和再制造提供了一种新的加工途径。
在进行激光熔覆修复齿轮时，通常需要先将齿轮固定在夹具上，找出其所需修复的断齿，再其表面平铺相应的金属粉末，根据事先设置的激光工艺参数对粉末进行熔化凝固。
目前用于激光熔覆修复齿轮的夹具没有统一的标准，且存在定位精度差，缺乏柔性，装夹效率低等缺点，因此需要设计一种柔性较大的通用夹具，提高其装夹效率和定位精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，实现对待修复齿轮的快速激光熔覆修复。
为实现上述发明目的，本发明所采用的的技术方案为：一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，包括三维移动平台，所述三维移动平台上安装有夹具，所述夹具上装夹有待修复齿轮，所述待修复齿轮附近设有粉末喷嘴，所述粉末喷嘴上连接有送粉器，所述待修复齿轮上方设有激光发生装置。
上述方案中，所述夹具包括夹具体，所述夹具体固定在所述三维移动平台上，所述夹具体上设有螺杆和固定环，所述螺杆固定在所述夹具体上，所述螺杆上依次安装有锁紧螺母、挡块和弹簧，所述螺杆的末端固定在所述夹具体上；所述固定环与所述夹具体转动副连接；所述固定环端面处固定安装有轴套，所述固定环径向轴壁上开有若干通孔，支撑杆穿过所述通孔后末端面与楔形锁紧件上的楔形面贴合在一起，楔形锁紧件上开有通过孔，中心轴穿过所述楔形锁紧件上的通过孔后末端固定在所述轴套上；所述楔形锁紧件与挡块固定连接。
上述方案中，所述中心轴与电机连接。
上述方案中，每个所述支撑杆的末端安装有橡胶块。
上述方案中，所述激光发生装置包括激光发生系统、反光镜和聚焦透镜，激光发生系统发出的激光经过反光镜和聚焦透镜后聚焦在所述待修复齿轮上。
上述方案中，所述送粉器、所述三维移动平台、所述激光发生系统和所述电机均与PLC控制系统连接。
上述方案中，所述激光发生系统的激光功率为600-2000W，光斑直径为0.2-0.6mm,激光搭接率为50%。
本发明的有益效果:本发明装置结构简单，操作方便，便于安装，提高了激光熔覆修复齿轮的质量和效率，金属粉末通过激光金属沉积系统在断齿处逐层熔化沉积，直至熔覆修复完成。将齿轮进行后续机械加工和热处理，使其尺寸精度和机械性能达到使用要求。所修复的齿轮机械性能优异，尺寸精度高，且具有柔性大的特点，可装夹不同内孔直径的齿轮。通过电机驱动齿轮旋转，可使断齿保持水平，提高激光熔覆的修复效果。
附图说明
图1为一种用于激光熔覆修复齿轮的装置的结构示意图。
图2为一种用于激光熔覆修复齿轮夹具示意图。
图3为图2中的A-A向截面图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，包括三维移动平台9，所述三维移动平台9上安装有夹具3，所述夹具3上装夹有待修复齿轮8，所述待修复齿轮8附近设有粉末喷嘴10，所述粉末喷嘴10上连接有送粉器4，所述待修复齿轮8上方设有激光发生装置，所述夹具3包括夹具体3-11，所述夹具体3-11固定在所述三维移动平台9上，所述夹具体3-11上设有螺杆3-2和固定环3-8，所述螺杆3-2固定在所述夹具体3-11上，所述螺杆3-2上依次安装有锁紧螺母3-3、挡块3-4和弹簧3-5，所述螺杆3-2的末端固定在所述夹具体3-11上；所述固定环3-8与所述夹具体3-11转动副连接；所述固定环3-8端面处固定安装有轴套3-9，所述固定环3-8径向轴壁上开有若干通孔，支撑杆3-7穿过所述通孔后末端面与楔形锁紧件3-10上的楔形面贴合在一起，每个所述支撑杆3-7的末端安装有橡胶块3-6，用于减少对齿轮的损坏，提高产品质量。楔形锁紧件3-10上开有通过孔，中心轴3-1穿过所述楔形锁紧件3-10上的通过孔后末端固定在所述轴套3-9上；所述楔形锁紧件3-10与挡块3-4固定连接。中心轴3-1与电机2连接（如图2和图3所示），通过电机2驱动中心轴3-1可做水平旋转运动，从而使安装在夹具上的需修复的断齿始终保持水平，便于激光的熔覆修复。
本实施例的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置的工作过程为：A、将待修复齿轮断齿处打磨、清洗和吹干，并对其进行预热。将其装夹在夹具上。B、通过电机驱动使断齿处处于水平位置，根据预先设定的工艺参数，在断齿表面进行激光熔覆修复加工。C、熔覆修复完成后，旋转齿轮，是下一断齿处于水平位置，再重复步骤B，直至齿轮修复完成。D、待齿轮修复完成后，采用砂纸进行打磨处理，在进行热处理，使其尺寸精度与机械性能达到使用要求。上述方案中，激光功率为600-2000W，光斑直径为0.2-0.6mm, 整个过程在氩气氛围中进行，同轴保护气压力速率为5L/min；激光搭接率为50%。
本发明将待修复的齿轮固定在夹具上，通过控制电机使其断齿置于水平面上。三维移动平台、 激光金属沉积系统和电机均与PLC控制系统连接。金属粉末通过激光金属沉积系统在断齿处逐层熔化沉积，直至熔覆修复完成。将齿轮进行后续机械加工和热处理，使其尺寸精度和机械性能达到使用要求。该夹具可通过调节旋转螺母来夹紧不同内孔尺寸的齿轮，中心轴左端与电机配合，通过电机驱动可做旋转运动。支撑杆顶端装有橡胶块，减少对齿轮的损坏，提高产品修复效率。该装置结构简单，操作方便，提高了齿轮修复质量和效率，且柔性较大，可装夹不同内孔尺寸的齿轮。

Claims (7)

1.一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，包括三维移动平台(9)，所述三维移动平台(9)上安装有夹具(3)，所述夹具(3)上装夹有待修复齿轮(8)，所述待修复齿轮(8)附近设有粉末喷嘴（10），所述粉末喷嘴（10）上连接有送粉器（4），所述待修复齿轮(8)上方设有激光发生装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，所述夹具(3)包括夹具体（3-11），所述夹具体（3-11）固定在所述三维移动平台(9)上，所述夹具体（3-11）上设有螺杆（3-2）和固定环(3-8)，所述螺杆(3-2)固定在所述夹具体(3-11)上，所述螺杆(3-2)上依次安装有锁紧螺母（3-3）、挡块(3-4)和弹簧（3-5），所述螺杆(3-2)的末端固定在所述夹具体（3-11）上；所述固定环(3-8)与所述夹具体(3-11)转动副连接；所述固定环(3-8端面处固定安装有轴套（3-9），所述固定环(3-8)径向轴壁上开有若干通孔，支撑杆（3-7）穿过所述通孔后末端面与楔形锁紧件（3-10）上的楔形面贴合在一起，楔形锁紧件（3-10）上开有通过孔，中心轴（3-1）穿过所述楔形锁紧件（3-10）上的通过孔后末端固定在所述轴套（3-9）上；所述楔形锁紧件（3-10）与挡块（3-4）固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，所述中心轴（3-1）与电机（2）连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，每个所述支撑杆（3-7）的末端安装有橡胶块（3-6）。
5.根据权利要求3所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，所述激光发生装置包括激光发生系统（5）、反光镜（6）和聚焦透镜（7），激光发生系统(5)发出的激光经过反光镜(6)和聚焦透镜(7)后聚焦在所述待修复齿轮(8)上。
6.根据权利要求5所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，所述送粉器（4）、所述三维移动平台9、所述激光发生系统5和所述电机（2）均与PLC控制系统(1)连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于激光熔覆修复齿轮的装置，其特征在于，所述激光发生系统(5)的激光功率为600-2000W，光斑直径为0.2-0.6mm,激光搭接率为50%。
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