CN111702171A - 一种废旧刮板输送机链轮的3d打印再制造方法 - Google Patents

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刘智强
尹楠楠
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Abstract

本发明公开一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,包括:对废旧刮板输送机链轮进行打磨处理,对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,构建测量模型;将测量模型与预设新链轮模型进行比对,获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模型;对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算,基于计算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,并基于机械手移动路径匹配激光熔覆数据;机械手带动激光熔覆头基于所得到的移动路径动作,激光熔覆头依照激光熔覆数据工作,完成对废旧刮板输送机链轮待修复部分的修复,该方法修复精度高,修复形状与缺损形状相似,不易导致复体脱落剥离,一次成型,整个过程由计算机控制,可靠性强。

Description

一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法
技术领域
本发明属于3D打印再制造技术领域,具体地说涉及一种废旧刮板输送机链 轮的3D打印再制造方法。
背景技术
3D打印综合机械工程、计算机数控技术、激光熔覆技术及材料 科学技术于一体,是以“离散+堆积”为特点的快速成形技术,其思想起 源于19世纪末美国一项分层构造地貌地形图的专利,并在20世纪80年 代得以发展与推广。自上世纪90年代初传入我国起,一直深受国内广 大科研工作者的高度重视。从3D打印设备到打印材料研发,以及3D 打印与传统成形相结合的复合成形技术,国内都有深入的研究。相比 于传统制造方法,3D打印具有制造周期短、成形不受零件复杂程度 限制,以及节材、节能等优势。如今,3D打印技术已经在工业、生 物医疗、考古等行业中得到广泛应用。
链轮是刮板输送机主要的传动部件,长期处于恶劣工况下工作,承受交变 载荷的冲击,使得链轮磨损严重直至报废,其中,大多是链窝磨损,其他部位 基本完好。据统计,刮板输送机链轮的平均使用寿命为6-8个月,1部刮板机一般 有4个链轮。链窝表面因磨损严重而导致整个刮板输送机停工,将严重影响整个 井下煤炭开采工作的正常进行,给煤企造成巨大的经济损失。
因此,现有技术还有待于进一步发展和改进。
发明内容
针对现有技术的种种不足,为了解决上述问题,现提出一种废旧刮板输送 机链轮的3D打印再制造方法,该方法修复精准,可控性强,成型效果好,能一 次成型,不需后续加工。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,包括:
对废旧刮板输送机链轮进行打磨处理,直至露出金属光泽;
对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮板输送机 链轮轮廓数据,基于所获取数据构建测量模型;
将测量模型与预设新链轮模型进行比对,根据比对结果获得废旧刮板输送 机链轮待修复部分模型;
对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算,基于计 算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,并基于机械手移动路径匹配 激光熔覆数据;
机械手带动激光熔覆头基于所得到的移动路径动作,激光熔覆头依照激光 熔覆数据工作,完成对废旧刮板输送机链轮待修复部分的修复。
优选的,所述测量模型为拓扑结构的三角形网格模型。
优选的,对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮 板输送机链轮轮廓数据,基于所获取数据构建测量模型,具体为:
由机械手夹持激光扫描仪对废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧 刮板输送机链轮轮廓数据;
将废旧刮板输送机链轮轮廓数据与机械手运动数据进行耦合,形成废旧刮 板输送机链轮整体点云数据,对冗余数据点进行删除,对稀疏数据点进行插补, 构建拓扑结构的三角形网格模型。
优选的,将测量模型与预设新链轮模型进行比对,根据比对结果获得废旧 刮板输送机链轮待修复部分模型,具体为:
将测量模型与预设新链轮模型进行比对,获得偏差部位和偏差量,根据评 估偏差结果获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模型。
优选的,对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算, 基于计算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,具体为:
对废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算,配合加工路径 规划软件输出修复加工路径数据。
优选的,废旧刮板输送机链轮修复前需进行预热,预热具体方法为:利用 火焰枪对废旧刮板输送机链轮待修复部分进行往复烘烤,所述烘烤温度为200℃ -300℃,所述加热时间为15-25min。
优选的,修复过程中,激光熔覆头与废旧刮板输送机链轮待修复部分底部 保持垂直,激光熔覆头光斑为3.5mm,焦距为13mm。
优选的,所述机械手为6自由度机械手,机械手移动速度为0.015m/s,
优选的,对应激光熔覆头设置的送粉器转速为1.4r/min,功率为1400W。
优选的,每层熔覆层厚度为0.8mm,熔覆层数为20-40层。
有益效果:
本发明提供一种废旧刮板输送机链轮3D打印再制造方法,该方法修复方便, 修复精度高,修复形状与缺损形状相似,不易导致复体脱落剥离,一次成型, 不需后续加工,整个过程由计算机控制,误差小可靠性强。
附图说明
图1是本发明具体实施例中一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法 的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合本发明的附 图,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例, 都应当属于本申请保护的范围。此外,以下实施例中提到的方向用词,例如 “上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向,因此,使用的方向用词是用来说明而 非限制本发明创造。
如图1所述为本发明提供一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,包 括:
S100:对废旧刮板输送机链轮进行打磨处理,直至露出金属光泽。
S200:对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮板 输送机链轮轮廓数据,基于所获取数据构建测量模型,具体为:由机械手夹持 AICON三维扫描仪对废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,并将数据传输到 OptoCat软件中,从而获取废旧刮板输送机链轮轮廓数据,基于所获得数据构建 测量模型;
将废旧刮板输送机链轮轮廓数据与机械手运动数据进行耦合,形成废旧刮 板输送机链轮整体点云数据,对冗余数据点进行删除,对稀疏数据点进行插补, 构建拓扑结构的三角形网格模型,所述测量模型为拓扑结构的三角形网格模型。
S300:将测量模型与预设新链轮模型进行比对,根据比对结果获得废旧刮 板输送机链轮待修复部分模型,具体为:
将测量模型导入Geomagic Wrap软件中,通过裁减、修补进行处理,将处理 后的模型与预设新链轮模型在同一坐标下通过关键位置点进行拟合比对,获得 偏差部位和偏差量,根据评估偏差结果获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模 型。
S400:对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算, 基于计算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,并基于机械手移动路 径匹配激光熔覆数据,具体为:
将得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型,导入AFRobot软件,根据实 际需求通过设置层高、线宽、路径、扫描速度等参数进行层层切片计算,具体 实施例中,对废旧刮板输送机链轮待修复部分模型沿竖直方向分隔成若干个切 片,所述切片为曲面层,所述曲面层与竖直方向的切面的交线为正弦分布形态 的曲线,切片曲面上形成规律、均匀的峰-谷分布,然后指定任意点为正弦曲线 的中心点作为打印时的定位点,其中模型最大宽度为D、模型高度为H、正弦曲 线振幅为A,周期为d,切片厚度为h,当H/D﹥1时,A﹥2h,d﹥4h,当H/D≤1 时,h≤2A≤2h,2h≤d≤4h,最后配合加工路径规划软件输出修复加工路径数 据。
S500:机械手带动激光熔覆头基于所得到的移动路径动作,激光熔覆头依 照激光熔覆数据工作,完成对废旧刮板输送机链轮待修复部分的修复。
具体的,废旧刮板输送机链轮修复前需进行预热,预热具体方法为:利用 火焰枪对废旧刮板输送机链轮待修复部分进行往复烘烤,所述烘烤温度为200℃ -300℃,所述加热时间为15-25min。
具体的,所述机械手为6自由度机械手,机械手移动速度为0.015m/s。
具体的,对应激光熔覆头设置的送粉器转速为1.4r/min,功率为1400W。
具体的,熔覆粉末选择抗裂性好的铁基合金粉末,粉末粒度为100-270目, 熔覆层硬度HRC50-55,每层熔覆层厚度为0.8mm,熔覆层数为20-40次。
以下为本发明具体实施例:
本发明提供一种废旧刮板输送机链轮3D打印再制造打印的链轮,基体采用 某SGZ1000行刮板输送机废旧链轮,40CrNiMoA材质,表面磨损不均匀,硬度 HRC40-55,采用上述3D打印再制造方法及抗裂性好的铁基合金粉末,对链轮进 行3D打印再制造修复,修复区处平均硬度为HRC53。后经某煤矿6个月使用后, 反馈一切正常,与新品无异。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已, 当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍 属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,包括:
对废旧刮板输送机链轮进行打磨处理,直至露出金属光泽;
对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮板输送机链轮轮廓数据,基于所获取数据构建测量模型;
将测量模型与预设新链轮模型比对,根据比对结果获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模型;
对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型,进行分层切片计算,基于计算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,并基于机械手移动路径匹配激光熔覆数据;
机械手带动激光熔覆头基于所得到的移动路径动作,激光熔覆头依照激光熔覆数据工作,完成对废旧刮板输送机链轮待修复部分的修复。
2.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,所述测量模型为拓扑结构的三角形网格模型。
3.根据权利要求2所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,对打磨处理后的废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮板输送机链轮轮廓数据,基于所获取数据构建测量模型,具体为:
由机械手夹持激光扫描仪对废旧刮板输送机链轮进行轮廓扫描,获取废旧刮板输送机链轮轮廓数据;
将废旧刮板输送机链轮轮廓数据与机械手运动数据进行耦合,形成废旧刮板输送机链轮整体点云数据,对冗余数据点进行删除,对稀疏数据点进行插补,构建拓扑结构的三角形网格模型。
4.根据权利要求3所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,将测量模型与预设新链轮模型进行比对,根据比对结果获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模型具体为:
将测量模型与预设新链轮模型进行比对,获得偏差部位和偏差量,根据评估偏差结果获得废旧刮板输送机链轮待修复部分模型。
5.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,对得到的废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算,基于计算结果规划用于激光熔覆修复的机械手移动路径,具体为:
对废旧刮板输送机链轮待修复部分模型进行分层切片计算,由加工路径规划软件输出修复加工路径数据。
6.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,废旧刮板输送机链轮修复前需进行预热,预热具体方法为:利用火焰枪对废旧刮板输送机链轮待修复部分进行往复烘烤,所述烘烤温度为200℃-300℃,所述加热时间为15-25min。
7.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,修复过程中,激光熔覆头与废旧刮板输送机链轮待修复部分底部保持垂直,激光熔覆头光斑为3.5mm,焦距为13mm。
8.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,所述机械手为6自由度机械手,机械手移动速度为0.015m/s。
9.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,对应激光熔覆头设置的送粉器转速为1.4r/min,功率为1400W。
10.根据权利要求1所述的一种废旧刮板输送机链轮的3D打印再制造方法,其特征在于,每层熔覆层厚度为0.8mm,熔覆层数为20-40层。
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