CN111334790A - 刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置，所述刀盘夹具包括连接柱、垫片、第一卡盘、第二卡盘和固定件。其中，所述连接柱具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一卡盘连接，所述第二端面与所述第二卡盘通过所述固定件可拆卸连接。沿所述连接柱的轴向上，在所述连接柱的外壁上设置有至少一个凹槽，所述凹槽用于固定各刀盘，避免各刀盘在熔覆过程中出现位置偏移。此外，所述刀盘和所述垫片均能够套设于所述连接柱上，并且相邻两个刀盘之间放置一个所述垫片，能够避免熔覆过程中出现粘连，进而保证所述刀盘夹具能够同时固定多个所述刀盘，以实现在保证熔覆效果的同时，批量实施激光熔覆，提高工作效率，增大经济效益。

Description

刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置

技术领域

本发明涉及激光熔覆设备技术领域，特别涉及一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置。

背景技术

激光熔覆(Laser Cladding)是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基材表面形成冶金结合的添料熔覆层。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件制造、失效金属零部件再制造的重要手段之一，广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。

在激光熔覆工艺中用于固定待熔覆工件的夹具，对产品熔覆效果和熔覆流程具有直接的影响。尤其针对纺织机械行业中的刀盘夹具，例如抓棉机中使用的打手刀盘，此类刀盘具有呈环状分布的多个尖角刃口，每个尖角刃口处都设有激光熔覆区域。目前市场上使用的夹具，仅能针对单个刀盘进行逐一熔覆，且每次熔覆仅能熔覆部分熔覆区域，因此，完成整个刀盘的熔覆工作需要拆卸旋转刀盘位置，流程繁琐复杂，且效率低下。

此外，在激光熔覆过程中利用夹具固定熔覆距离很重要。因为在激光熔覆工艺中使用的合金粉末是属于耐磨强化材料，其硬度很高，熔覆中极易开裂。熔覆姿态的微小改变就会导致严重的边缘塌边，且会造成热影响区域过大，进而影响工件熔覆成型的尺寸，例如熔覆后的刃口尖角处整个侧边R倒角的尺寸不符合预设标准，会直接影响产品力学性能，最终导致产品无法使用，造成经济损失。同时，刀盘的固定位置重现也很重要。目前市场中使用的夹具，无法统一固定每次熔覆时刀盘的位置，因此每次熔覆之前均需要工业机器人进行重新聚焦定位后才能实施，严重影响了激光熔覆工艺的效率。

因此，为解决上述问题需要一种新的刀盘夹具可以在激光熔覆工艺过程中实现同时固定多个刀盘，多区域熔覆，且能够恒定熔覆位置，保证刀盘位置重现性，进而能实现激光熔覆产品的批量生产，提高熔覆效率，精简工艺流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置，以解决在激光熔覆工艺中，无法批量生产熔覆产品、刀盘熔覆位置恒定中的至少一个问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种刀盘夹具，所述刀盘夹具包括连接柱、垫片、第一卡盘、第二卡盘和固定件；其中，

所述连接柱具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一卡盘连接，所述第二端面与所述第二卡盘通过所述固定件可拆卸连接；沿所述连接柱的轴向上，在所述连接柱的外壁上设置有至少一个凹槽，所述凹槽用于固定各刀盘；

所述刀盘和所述垫片均能够套设于所述连接柱上。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述连接柱的所述第二端面上设有一盲孔，所述盲孔设置于所述第二端面的中心。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述第二卡盘上设有第一孔洞，所述固定件能够穿过所述第一孔洞，并与所述盲孔螺纹连接。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述第二卡盘相对于所述连接柱的一端面上设有一凸起，所述第二卡盘与所述凸起为一体结构，且刀盘能够套设于所述凸起上；所述凸起上设有第二孔洞，所述第二孔洞与所述第一孔洞相连通。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述凸起的厚度范围介于0.7毫米与1毫米之间。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述凹槽的长度等于所述连接柱的轴向长度。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述垫片为环形件。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述连接柱呈圆柱形或椭圆柱形。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述刀盘夹具还包括一底座，所述底座与所述第一卡盘远离所述连接柱的一端面相连接。

可选的，在所述的刀盘夹具中，所述连接柱的轴向长度介于26毫米与27毫米之间。

基于同一发明构思，本发明还提供一种安装方法，所述安装方法包括：

步骤一：将多个刀盘逐一套置于连接柱上，相邻两个所述刀盘之间套置一个垫片；

步骤二：通过固定件将第二卡盘固定于所述连接柱上；

步骤三：对所有所述刀盘执行激光熔覆工艺后，松开所述固定件，取下所述第二卡盘，并分别取出所述刀盘。

可选的，在所述的安装方法中，在步骤二之后，所述第二卡盘与所述连接柱之间设有一间隙，所述间隙的宽度介于0.3毫米与0.5毫米之间。

基于同一发明构思，本发明还提供一种激光熔覆装置，所述激光熔覆装置包括六轴工业机器人、转台、控制器以及所述刀盘夹具；其中，

所述六轴工业机器人和所述转台与所述控制器电连接；

所述刀盘夹具与所述转台连接，所述转台能够带动所述刀盘夹具沿设定方向转动。

综上，本发明提供一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置，所述刀盘夹具包括连接柱、垫片、第一卡盘、第二卡盘和固定件。其中，所述连接柱具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一卡盘连接，所述第二端面与所述第二卡盘通过所述固定件可拆卸连接。沿所述连接柱的轴向上，在所述连接柱的外壁上设置有至少一个凹槽，所述凹槽用于固定各刀盘，避免各刀盘在熔覆过程中出现位置偏移。此外，所述刀盘和所述垫片均能够套设于所述连接柱上，并且相邻两个刀盘之间放置一个所述垫片，避免熔覆过程中出现粘连，进而保证所述刀盘夹具能够同时固定多个所述刀盘，以实现在保证熔覆效果的同时，批量实施激光熔覆，提高工作效率，增大经济效益。基于同一发明构思，本发明还提供一种激光熔覆装置，所述激光熔覆装置包括六轴工业机器人、转台、控制器以及所述刀盘夹具。所述转台能够带动所述刀盘夹具沿设定方向转动，并能够配合所述六轴工业机器人实施激光熔覆工艺，实现工艺自动化，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例中的刀盘夹具的结构示意图；

图2是本发明实施例中的刀盘夹具安装刀盘的状态示意图；

图3是本发明实施例中的第二卡盘的结构示意图；

图4是本发明实施例中的刀盘夹具完成刀盘安装的立体示意图；

图5是本发明实施例中的刀盘夹具完成刀盘安装的剖面图；

图6是本发明实施例中的安装方法的流程示意图图；

图7是本发明实施例中的激光熔覆装置结构示意图；

其中，附图标记说明：

M-刀盘；R-六轴工业机器人；T-转台；

10-连接柱；101-第一端面；102-第二端面；103-盲孔；104-凹槽；

20-第一卡盘；

30-第二卡盘；301-第一孔洞；302-凸起；3021-第二孔洞；

40-固定件；50-垫片；60-底座。

具体实施方式

如前所述，目前市场上通用的刀盘夹具都是针对单片刀盘进行激光熔覆且无法恒定每片刀盘的位置，在实施激光熔覆工艺过程中只能对部分熔覆区域进行激光熔覆，不能实现固定刀盘后的多区域熔覆，这种方式程序繁杂，耗时费力，且无法大规模生产。

因此，本发明提供一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置，用于同时固定多个刀盘，实现多区域熔覆，保证刀盘位置重现性，精简工艺流程，实现批量操作，提高工作效率，增大经济效益。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

请参阅图1～5，本实施例提供一种刀盘夹具，所述刀盘夹具主要适用于纺织机械中所涉及的刀盘，所述刀盘为具有呈环状分布的尖角刃口的片状刀件，例如抓棉机上的打手刀盘。进一步的，所述刀盘夹具包括连接柱10、第一卡盘20、第二卡盘30、固定件40以及垫片50。其中，所述连接柱10具有相对的第一端面101和第二端面102，所述第一端面101与所述第一卡盘20连接，所述第二端面102与所述第二卡盘30通过所述固定件40可拆卸连接。所述垫片50能够套设于所述连接柱10上，用于将刀盘M间隔开，避免在激光熔覆过程中出现粘连现象，影响工艺效果。优选的，所述垫片50为环形件，其中，所述垫片50的内环形状可以与所述连接住10的内截面形状相同，也可以不同。进一步的，所述垫片50的内环可以与所述连接柱10相贴合，也可以与所述连接柱10之间具有间隙。

所述连接柱10的所述第二端面102上设有一盲孔103，所述盲孔103设置于所述第二端面102的中心。在本申请实施例中，所述盲孔103内壁设有螺旋纹，用于所述固定件40能够与所述连接柱10螺纹连接。此外，沿所述连接柱10的轴向上，在所述连接柱10的外壁上设置有凹槽104，所述凹槽10的长度等于所述连接柱10的轴向长度。所述凹槽104用于固定刀盘M，且刀盘M在相应的位置设有凸出部，用于防止刀盘M滑动，起到更好的固定作用。所述凹槽104的数量可以为一个、两个、三个或者多个，均匀地设置于所述连接柱10的外壁上。

其中，所述连接柱10可为椭圆形柱或者圆形柱，从而能满足不同的刀盘M的位置固定的需求，增强所述刀盘夹具的拓转性。优选的，所述连接柱10的轴向长度大于26毫米且小于27毫米，由此能够固定的刀盘M的数量最合理且固定效果最佳。

所述第一卡盘20与所述第二卡盘30的尺寸规格相同，均能够夹持住所刀盘M。在本申请实施例中，所述第一卡盘20和所述第二卡盘30均为圆形卡盘且直径相同。所述第二卡盘30上设有第一孔洞301，所述第一孔洞301设置于所述第二卡盘30的中心位置。所述固定件40能够穿过所述第一孔洞301，并与所述盲孔103螺纹连接，以使所述连接柱10连接所述第一卡盘20和所述第二卡盘30。

请参阅图3，所述第二卡盘30上还设有一凸起302。所述第二卡盘30与所述凸起302为一体结构，且刀盘能够套设于所述凸起302上。进一步地，沿所述第二卡盘30的轴向上，所述凸起302的厚度介于0.7毫米与1毫米之间。所述凸起302上设有第二孔洞3021，所述第二孔洞3021设置于所述凸起302的中心位置，与所述第一孔洞301相连通。所述固定件40能够同时穿过所述第一孔洞301和所述第二孔洞3021以连接所述连接柱10。其中，所述第二孔洞3021与所述第一孔洞301和所述第二孔洞3021的内壁上均设有螺旋纹，所述固定件40的外壁上相应的设有螺旋纹，优选的，所述固定件40为螺栓。所述固定件40能够穿设并固定于所述第一孔洞301、所述第二孔洞3021和所述盲孔103中，从而并保持所述第一卡盘20与所述第二卡盘30之间稳定连接，避免在工艺操作中所述刀盘M出现滑动等位移情况。

所述刀盘夹具还包括一底座60，所述底座60与所述第一卡盘20远离所述连接柱10的一端面相连接。可选的，所述底座60、所述第一卡盘20和所述连接柱10为一体连接结构。所述底座60可以承托和固定所述第一卡盘20，从而保证所述第一卡盘20、所述第二卡盘30和所述刀盘M夹装完毕后的稳定性。进一步的，所述连接柱10、第一卡盘20、第二卡盘30、固定件40以及所述底座60的材质均为不锈钢，所述垫片50材质为为铝合金。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种安装方法，请参阅图6，所述安装方法包括：

步骤一S10：将多个所述刀盘M，逐一套置于所述连接柱10上，所述刀盘M上设有相应地凸出，与所述连接柱10上的所述凹槽104相对应，进而使得所述刀盘M能够固定地卡在所述连接柱10上，避免在激光熔覆过程中出现滑动。。相邻两个所述刀盘M之间套置一个垫片50。例如将三个、四个或五个以上的抓棉机上的打手刀盘逐一套设于所述连接柱10上。本实施例中优选为五个所述打手刀盘，相邻两个所述打手刀盘之间间隔一个垫片50，共设置四个垫片50，以防止在激光熔覆工艺中出现粘连等现象，影响熔覆效果。

步骤二S20：所述固定件40依次穿过所述第一孔洞301、所述第二孔洞3021和所述盲孔103，使得将第二卡盘30固定于所述连接柱10上。连接后，所述第二卡盘30上的所述凸起302与所述连接柱10之间保留有一间隙，所述间隙为所述第二卡盘30与所述连接柱10之间的最小间隙，所述最小间隙的宽度介于0.3毫米和0.5毫米之间，且与所述第二卡盘30直接相接的所述打手刀盘固定并套设于所述凸起302、所述最小间隙以及所述连接柱10上。在工艺过程中，所述最小间隙能够起到缓冲的作用，进而更好地保障所述打手刀盘的稳固。

步骤三S30：所述激光熔覆装置对所有所述刀盘M同时执行激光熔覆。完成激光熔覆后，待所述刀盘M冷却至室温后，旋转所述固定件，使得所述第二卡盘与所述连接件分离，依次取出激光熔覆后的所述刀盘M。

为保证刀盘夹具夹持的稳定性，在设定所述刀盘M的数量时，需保持所有所述刀盘M和所有所述垫片50的轴向长度的总和基本等于所述连接柱10的设定长度，其中，偏差距离应在所述凸起302和所述最小间隙的总厚度范围内，即差值大于或等于1毫米，且小于或等于1.5毫米。其中，优选的，所述垫片50的厚度在0.6mm-0.7mm范围内，不仅能够有效隔开所述刀盘M，还可以在激光熔覆工艺中，尽量减小激光空扫范围。

基于同一发明构思，本实施例还提供一种激光熔覆装置，请参阅图7，所述激光熔覆装置包括六轴工业机器人R、转台T、控制器(未图示)以及所述刀盘夹具。其中，所述六轴工业机器人R上夹持有激光熔覆枪，所述六轴工业机器人R用于校准熔覆位置并进行激光熔覆。所述六轴工业机器人R和所述转台T与所述控制器电连接,并由所述控制器统一控制。所述刀盘夹具设置于所述转台T上，所述转台T能够带动所述刀盘夹具沿顺时针或者逆时针单向转动。进一步的，所述转台T为附加轴变位机。

当在安装所述刀盘M时，所述转台T带动所述刀盘夹具呈水平方向；当完成各所述刀盘M的安装后，所述转台T自动带动所述刀盘夹具呈垂直方向，相应地，各所述刀盘M呈垂直方向放置。完成垂直转动后，所述六轴工业机器人R进行激光熔覆区域位置校准，然后自动进行激光熔覆。待完成该区域的激光熔覆工艺后，所述转台T顺时针或者逆时针转动一设定角度，使得所述刀盘M上的另一激光熔覆区域转至六轴工业机器人R工作位置，进行激光熔覆，直至完成所述刀盘M上所有激光熔覆区域。本实施例所述激光熔覆区域为所述刀盘M上呈环状分布的各尖角刃口。

所述激光熔覆装置不仅能够实现熔覆产品的自动化批量生产，还能在激光熔覆过程中保证激光熔覆位置的重现，提高工作效率，扩大生产规模，增加经济效益。

综上所述，本实施例提供一种刀盘夹具、安装方法及激光熔覆装置，所述刀盘夹具包括连接柱10、第一卡盘20、第二卡盘30、固定件40和垫片50。其中，所述连接柱10具有相对的第一端面101和第二端面102，所述第一端面101与所述第一卡盘20连接，所述第二端面102与所述第二卡盘30通过所述固定件40可拆卸连接。所述垫片50能够套设于所述连接柱10上。同时，在相邻两个刀盘M之间放置一个所述垫片50，能够防止激光熔覆过程中多个所述刀盘M出现粘连，影响工艺效果。此外，通过所述连接柱10以及设置与所述连接柱10外壁上的凹槽104，可以使所述刀盘M能够被固定，避免在激光熔覆过程中出现滑动。因此，所述刀盘夹具可实现同时固定多个所述刀盘M，进行批量操作，具有良好的拓展性，提高工作效率、增大经济效益。基于同一发明构思，本发明还提供一种激光熔覆装置，所述激光熔覆装置包括六轴工业机器人R、转台T、控制器以及所述刀盘夹具。所述转台T能够带动所述刀盘夹具沿设定方向转动，并能够配合所述六轴工业机器人R实施激光熔覆工艺，实现工艺自动化，提高工作效率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种刀盘夹具，其特征在于，所述刀盘夹具包括连接柱、垫片、第一卡盘、第二卡盘和固定件；其中，

所述连接柱具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一卡盘连接，所述第二端面与所述第二卡盘通过所述固定件可拆卸连接；沿所述连接柱的轴向上，在所述连接柱的外壁上设置有至少一个凹槽，所述凹槽用于固定各刀盘；

所述刀盘和所述垫片均能够套设于所述连接柱上。

2.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述连接柱的所述第二端面上设有一盲孔，所述盲孔设置于所述第二端面的中心。

3.根据权利要求2所述的刀盘夹具，其特征在于，所述第二卡盘上设有第一孔洞，所述固定件能够穿过所述第一孔洞，并与所述盲孔螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的刀盘夹具，其特征在于，所述第二卡盘相对于所述连接柱的一端面上设有一凸起，所述第二卡盘与所述凸起为一体结构，且刀盘能够套设于所述凸起上；所述凸起上设有第二孔洞，所述第二孔洞与所述第一孔洞相连通。

5.根据权利要求4所述的刀盘夹具，其特征在于，所述凸起的厚度范围介于0.7毫米与1毫米之间。

6.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述凹槽的长度等于所述连接柱的轴向长度。

7.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述垫片为环形件。

8.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述连接柱呈圆柱形或椭圆柱形。

9.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述刀盘夹具还包括一底座，所述底座与所述第一卡盘远离所述连接柱的一端面相连接。

10.根据权利要求1所述的刀盘夹具，其特征在于，所述连接柱的轴向长度介于26毫米与27毫米之间。

11.一种安装方法，其特征在于，使用如权利要求1～10中任一项所述的刀盘夹具，所述安装方法包括：

步骤一：将多个刀盘逐一套置于连接柱上，相邻两个所述刀盘之间套置一个垫片；

步骤二：通过固定件将第二卡盘固定于所述连接柱上；

步骤三：对所有所述刀盘执行激光熔覆工艺后，松开所述固定件，取下所述第二卡盘，并分别取出所述刀盘。

12.根据权利要求11所述的安装方法，其特征在于，在步骤二之后，所述第二卡盘与所述连接柱之间设有一最小间隙，所述最小间隙的宽度介于0.3毫米与0.5毫米之间。

13.一种激光熔覆装置，其特征在于，所述激光熔覆装置包括六轴工业机器人、转台、控制器以及如权利要求1～10中任意一项所述刀盘夹具；其中，

所述六轴工业机器人和所述转台与所述控制器电连接；

所述刀盘夹具与所述转台连接，所述转台能够带动所述刀盘夹具沿设定方向转动。

Images