CN116219424A - 一种激光熔覆加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆加工机床，涉及激光熔覆技术领域，包括激光熔覆系统、液压夹紧变位机构和六轴机器人系统，激光熔覆系统包括激光发生器、水冷机、烟尘处理器和单站控制柜，液压夹紧变位机构包括举升机构、液压夹紧机构和主轴机构，六轴机器人系统包括六轴机器人和机器人控制柜，六轴机器人的机械手臂设有与激光发生器相连的激光熔覆头，本发明的有益效果是：通过设置的六轴机器人便于带动激光熔覆头进行移动，从而便于对工件的不同位置进行熔覆，并且通过设置的烟尘处理器便于对熔覆过程中产生的粉尘进行处理，同时通过设置的水冷机便于对熔覆后的工件进行冷却，加快熔覆材料的熔凝，提高工作效率。

Description

一种激光熔覆加工机床

技术领域

本发明涉及一种加工机床，特别涉及一种激光熔覆加工机床，属于激光熔覆技术领域。

背景技术

激光熔覆是一种新的表面改性技术，其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熔覆材料与基材表面薄层一起熔凝，在基层表面上形成与基层成冶金结合的表面熔覆层；

其中申请号为“CN201720765025.X”所公开的“一种激光熔覆加工机床”也是日益成熟的技术，其包括机床基座以及在机床基座上相对设置的工件夹持部和工件顶紧部，所述工件夹持部上安装有具有多个卡爪的卡盘，所述工件顶紧部安装有用于顶紧工件的锥顶，其特殊之处在于，所述激光熔覆加工机床还包括弹簧装置，所述弹簧装置设置在所述多个卡爪围成的空间中，并且所述弹簧装置的一端固定在卡盘端面上，另一端在加工时与工件接触。该激光熔覆加工机床能够在激光熔覆加工过程中减少工件加热膨胀之后的轴向约束，从而有效地减小激光熔覆过程中工件的不可逆热变形；在经过进一步检索，其中申请号为“CN202022381560.X”所公开的“一种回转体轴类用激光熔覆加工机床”，其包括固定底座，固定底座上部纵向一端设置有第一直线传动组件，另一端设置有第二直线传动组件，第一直线传动组件包括设置在固定底座上部的两个相对平行的第一滑轨，第一滑轨一侧设置有第一齿条，第二直线传动组件包括设置在固定底座上部的两个相对平行的第二滑轨，第二滑轨一侧设置有第二齿条。本实用新型的有益效果是：本实用新型设计合理，结构简单稳定，实用性强；加工长轴时，能够避免长轴旋转的过程中，中间产生跳动的现象，而且能够降低空心双头卡盘驱动功率，技能减排；加工短轴时，能够同时对两根短轴进行激光熔覆加工，大幅度提高批量的短轴激光熔覆加工的效率，适合推广使用；

但是以上两种方式在实际使用时还存在以下缺陷：在熔覆过程中不便于对产生粉尘进行处理，并且不便于对不同尺寸的工件进行定位，在熔覆过程中容易造成工件的位置发生偏移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光熔覆加工机床，以解决上述背景技术中提出的不便于对产生粉尘进行处理，并且不便于对不同尺寸的工件进行定位的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光熔覆加工机床，包括激光熔覆系统、液压夹紧变位机构和六轴机器人系统，所述激光熔覆系统包括激光发生器、水冷机、烟尘处理器和单站控制柜，所述液压夹紧变位机构包括举升机构、液压夹紧机构和主轴机构，所述六轴机器人系统包括六轴机器人和机器人控制柜，所述六轴机器人的机械手臂设有与激光发生器相连的激光熔覆头。

优选的，所述液压夹紧机构包括底座、四个直线导轨和两个液压缸，四个所述直线导轨分别固定设置在底座顶端的两侧，四个所述直线导轨的表面均滑动连接有两个滑座，每四个位于一侧的所述滑座为一组，两个所述液压缸分别固定设置在底座的两端，两个所述液压缸的伸缩头均固定设有安装板。

优选的，两个所述液压缸的一侧均设有直线位移传感器。

优选的，所述举升机构包括基座、螺旋升降机、第一伺服电机、工件放置平台和两个导向辊，所述基座固定设置在其中一组滑座和其中一个安装板的顶端，所述基座的顶端通过螺旋升降机与工件放置平台的底端连接，所述螺旋升降机的一侧设有驱动工件放置平台升降的第一伺服电机，所述工件放置平台顶端的两侧固定设有安装座，两个所述导向辊分别转动设置在两个安装座的内部。

优选的，所述基座顶端的四个边角均固定设有内部安装自润滑铜套的导套座，所述工件放置平台底端的四个边角均固定设有与导套座滑动配合的导向杆。

优选的，所述主轴机构包括主轴箱、第二伺服电机、主轴和卡盘夹具，所述主轴箱固定设置在底座的中部，所述第二伺服电机固定设置在主轴箱的内部，所述第二伺服电机的传动轴固定设有第一皮带轮，所述主轴转动设置在主轴箱的顶部，所述主轴的一端固定设有第二皮带轮，所述第二皮带轮与第一皮带轮之间传动连接有同步齿形带，所述卡盘夹具固定设置在主轴的另一端。

优选的，另一组所述滑座和另一个安装板的顶端固定设有尾座，所述尾座的顶部设有顶针。

优选的，两个所述导向辊均设置为带有锥度的V型辊。

优选的，四个所述导套座的外部以及四个直线导轨的外部均套设有柔性风琴护罩。

优选的，还包括有液压站，为两个液压缸提供液压油。

与相关技术相比较，本发明提供的一种激光熔覆加工机床具有如下有益效果：

1、通过设置的六轴机器人便于带动激光熔覆头进行移动，从而便于对工件的不同位置进行熔覆，并且通过设置的烟尘处理器便于对熔覆过程中产生的粉尘进行处理，同时通过设置的水冷机便于对熔覆后的工件进行冷却，加快熔覆材料的熔凝，提高工作效率；

2、通过设置的举升机构便于举升工件使其与主轴的中心轴线对应，通过设置的液压夹紧机构便于带动主轴机构以及尾座进行同步移动，实现对不同长度的工件的夹紧，并且通过设置的主轴机构便于带动工件进行转动，实现对其不同位置的熔覆。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明举升机构的结构示意图；

图5为本发明举升机构的剖面结构示意图；

图6为本发明液压夹紧机构的结构示意图；

图7为本发明主轴机构的结构示意图。

图中：1、激光发生器；2、水冷机；3、烟尘处理器；4、机器人控制柜；5、单站控制柜；6、六轴机器人；7、液压站；8、尾座；9、顶针；10、举升机构；1001、基座；1002、螺旋升降机；1003、第一伺服电机；1004、工件放置平台；1005、安装座；1006、导向辊；1007、导套座；1008、导向杆；11、液压夹紧机构；1101、底座；1102、直线导轨；1103、滑座；1104、液压缸；1105、安装板；1106、直线位移传感器；12、主轴机构；1201、主轴箱；1202、第二伺服电机；1203、第一皮带轮；1204、主轴；1205、第二皮带轮；1206、同步齿形带；1207、卡盘夹具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-7，本发明提供了一种激光熔覆加工机床，包括激光熔覆系统、液压夹紧变位机构和六轴机器人系统，激光熔覆系统包括激光发生器1、水冷机2、烟尘处理器3和单站控制柜5，液压夹紧变位机构包括举升机构10、液压夹紧机构11和主轴机构12，六轴机器人系统包括六轴机器人6和机器人控制柜4，六轴机器人6的机械手臂设有与激光发生器1相连的激光熔覆头；

请参阅图1-7，一种激光熔覆加工机床还包括有液压夹紧机构11，液压夹紧机构11包括底座1101、四个直线导轨1102和两个液压缸1104，四个直线导轨1102分别固定设置在底座1101顶端的两侧，四个直线导轨1102的表面均滑动连接有两个滑座1103，每四个位于一侧的滑座1103为一组，两个液压缸1104分别固定设置在底座1101的两端，两个液压缸1104的伸缩头均固定设有安装板1105；

两个液压缸1104的一侧均设有直线位移传感器1106，在夹紧动作的时候可以有效控制油缸的动作， 实时反馈和调节动作情况，稳定且高效地完成夹紧工件，缩短时间，提高效率；

四个直线导轨1102的外部套设有柔性风琴护罩，防止粉末的掉落，起到防尘作用；

还包括有液压站7，为两个液压缸1104提供液压油；

具体的，如图1、图2、图3、图6所示，首先控制两个液压缸1104同时运动，然后在直线导轨1102与滑座1103的滑动配合下带动主轴箱1201以及尾座8进行相向运动，通过尾座8上的顶针9以及主轴1204上的卡盘夹具1207实现对工件的夹紧。

实施例2：

举升机构10包括基座1001、螺旋升降机1002、第一伺服电机1003、工件放置平台1004和两个导向辊1006，基座1001固定设置在其中一组滑座1103和其中一个安装板1105的顶端，基座1001的顶端通过螺旋升降机1002与工件放置平台1004的底端连接，螺旋升降机1002的一侧设有驱动工件放置平台1004升降的第一伺服电机1003，工件放置平台1004顶端的两侧固定设有安装座1005，两个导向辊1006分别转动设置在两个安装座1005的内部；

基座1001顶端的四个边角均固定设有内部安装自润滑铜套的导套座1007，工件放置平台1004底端的四个边角均固定设有与导套座1007滑动配合的导向杆1008，对工件放置平台1004的移动起到导向作用；

两个导向辊1006均设置为带有锥度的V型辊，两个导向辊1006的中部自带锥度是为了适应于多种直径的工件；

四个导套座1007的外部套设有柔性风琴护罩，起到防尘作用；

另一组滑座1103和另一个安装板1105的顶端固定设有尾座8，尾座8的顶部设有顶针9；

具体的，如图1、图2、图3、图4、图5所示，首先将工件放置到两个导向辊1006的表面，两个导向辊1006的中部自带锥度是为了适应于多种直径的工件，且两个导向辊1006转动设置方便工件在液压夹紧时起到在工件放置平台1004上滚动微调的作用，接着启动第一伺服电机1003，第一伺服电机1003控制螺旋升降机1002带动工件放置平台1004进行升降，使工件与主轴1204的中心轴线对应，并且在四个导向杆1008与四个内部安装自润滑铜套的导套座1007的滑动配合下对工件放置平台1004的移动起到导向作用。

实施例3：

主轴机构12包括主轴箱1201、第二伺服电机1202、主轴1204和卡盘夹具1207，主轴箱1201固定设置在底座1101的中部，第二伺服电机1202固定设置在主轴箱1201的内部，第二伺服电机1202的传动轴固定设有第一皮带轮1203，主轴1204转动设置在主轴箱1201的顶部，主轴1204的一端固定设有第二皮带轮1205，第二皮带轮1205与第一皮带轮1203之间传动连接有同步齿形带1206，卡盘夹具1207固定设置在主轴1204的另一端；

具体的，如图1、图2、图3、图7所示，首先启动第二伺服电机1202，然后第二伺服电机1202带动第一皮带轮1203进行转动，接着在同步齿形带1206与第二皮带轮1205的传动配合下带动主轴1204进行转动，从而带动工件进行转动。

工作原理：使用本装置时，首先将工件放置到两个导向辊1006的表面，两个导向辊1006的中部自带锥度是为了适应于多种直径的工件，且两个导向辊1006转动设置方便工件在液压夹紧时起到在工件放置平台1004上滚动微调的作用，接着启动第一伺服电机1003，第一伺服电机1003控制螺旋升降机1002带动工件放置平台1004进行升降，使工件与主轴1204的中心轴线对应，并且在四个导向杆1008与四个内部安装自润滑铜套的导套座1007的滑动配合下对工件放置平台1004的移动起到导向作用，并且导套座1007的外侧配备了柔性风琴护罩，起到防尘作用，然后控制两个液压缸1104同时运动，在直线导轨1102与滑座1103的滑动配合下带动主轴箱1201以及尾座8进行相向运动，通过尾座8上的顶针9以及主轴1204上的卡盘夹具1207实现对工件的夹紧，然后启动第二伺服电机1202，第二伺服电机1202带动第一皮带轮1203进行转动，在同步齿形带1206与第二皮带轮1205的传动配合下带动主轴1204进行转动，从而带动工件进行转动，接着启动激光发生器1，并控制六轴机器人6的机械手臂移动带动激光熔覆头移动对工件的表面进行熔覆，同时通过设置的烟尘处理器3对熔覆过程中产生的粉尘进行处理，并通过设置的水冷机2对熔覆后的工件进行冷却，加快熔覆材料的熔凝，提高工作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种激光熔覆加工机床，包括激光熔覆系统、液压夹紧变位机构和六轴机器人系统，其特征在于，所述激光熔覆系统包括激光发生器（1）、水冷机（2）、烟尘处理器（3）和单站控制柜（5），所述液压夹紧变位机构包括举升机构（10）、液压夹紧机构（11）和主轴机构（12），所述六轴机器人系统包括六轴机器人（6）和机器人控制柜（4），所述六轴机器人（6）的机械手臂设有与激光发生器（1）相连的激光熔覆头。

2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：所述液压夹紧机构（11）包括底座（1101）、四个直线导轨（1102）和两个液压缸（1104），四个所述直线导轨（1102）分别固定设置在底座（1101）顶端的两侧，四个所述直线导轨（1102）的表面均滑动连接有两个滑座（1103），每四个位于一侧的所述滑座（1103）为一组，两个所述液压缸（1104）分别固定设置在底座（1101）的两端，两个所述液压缸（1104）的伸缩头均固定设有安装板（1105）。

3.根据权利要求2所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：两个所述液压缸（1104）的一侧均设有直线位移传感器（1106）。

4.根据权利要求2所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：所述举升机构（10）包括基座（1001）、螺旋升降机（1002）、第一伺服电机（1003）、工件放置平台（1004）和两个导向辊（1006），所述基座（1001）固定设置在其中一组滑座（1103）和其中一个安装板（1105）的顶端，所述基座（1001）的顶端通过螺旋升降机（1002）与工件放置平台（1004）的底端连接，所述螺旋升降机（1002）的一侧设有驱动工件放置平台（1004）升降的第一伺服电机（1003），所述工件放置平台（1004）顶端的两侧固定设有安装座（1005），两个所述导向辊（1006）分别转动设置在两个安装座（1005）的内部。

5.根据权利要求4所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：所述基座（1001）顶端的四个边角均固定设有内部安装自润滑铜套的导套座（1007），所述工件放置平台（1004）底端的四个边角均固定设有与导套座（1007）滑动配合的导向杆（1008）。

6.根据权利要求2所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：所述主轴机构（12）包括主轴箱（1201）、第二伺服电机（1202）、主轴（1204）和卡盘夹具（1207），所述主轴箱（1201）固定设置在底座（1101）的中部，所述第二伺服电机（1202）固定设置在主轴箱（1201）的内部，所述第二伺服电机（1202）的传动轴固定设有第一皮带轮（1203），所述主轴（1204）转动设置在主轴箱（1201）的顶部，所述主轴（1204）的一端固定设有第二皮带轮（1205），所述第二皮带轮（1205）与第一皮带轮（1203）之间传动连接有同步齿形带（1206），所述卡盘夹具（1207）固定设置在主轴（1204）的另一端。

7.根据权利要求2所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：另一组所述滑座（1103）和另一个安装板（1105）的顶端固定设有尾座（8），所述尾座（8）的顶部设有顶针（9）。

8.根据权利要求4所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：两个所述导向辊（1006）均设置为带有锥度的V型辊。

9.根据权利要求5所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：四个所述导套座（1007）的外部以及四个直线导轨（1102）的外部均套设有柔性风琴护罩。

10.根据权利要求2所述的一种激光熔覆加工机床，其特征在于：还包括有液压站（7），为两个液压缸（1104）提供液压油。

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