CN207072972U - 一种激光熔覆加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光熔覆加工机床，解决了现有技术的激光熔覆加工过程中工件出现较大热变形的技术问题。采用的技术方案是：一种激光熔覆加工机床，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。

Description

一种激光熔覆加工机床

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，具体涉及一种激光熔覆加工机床。

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。

激光熔覆技术虽然优于某些传统技术，但激光熔覆技术是采用高能激光束作为热源加工过程，在高温条件下工件的强度会降低。此外，加热冷却过程中工件各部位的温度变化很难完全一致，这种温度变化的不同时性会引起工件热应力和组织应力的变化，其中，热应力是指温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由涨缩而产生的应力，组织应力是指金属制品在加热和冷却过程中因组织结构的转变不均匀而产生的应力。当热应力、组织应力或两者的结合大于该瞬时温度下工件某部位的塑性抗力时，就会在这一部位发生不可逆的变形——热变形。激光熔覆过程中热胀冷缩是必然的，但目前热变形没有彻底有效的消除方法，并且现有激光熔覆过程一般都是采用夹顶工件的方式进行加工。这样，由于工件一端抵着卡盘端面且通过卡爪夹紧，另一端通过锥顶顶住，如果两端均为刚性连接，则无形中增大了加工过程中工件受热膨胀时的轴向约束，从而增大了变形量。

实用新型内容

为了解决背景技术中的技术问题，本实用新型提供了一种激光熔覆加工机床，该激光熔覆加工机床能够在激光熔覆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。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种激光熔覆加工机床，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，所述工件夹持部安装有包括多个卡爪的卡盘，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。

进一步地，所述锥顶由弹性件形成。

进一步地，所述激光熔覆加工机床还包括用于支承工件的支撑组件，所述支撑组件安装在所述机床基座上。

进一步地，所述支撑组件包括托辊组以及三维移动平台，其中，所述三维移动平台通过两个支腿固定安装在机床基座上，所述托辊组安装在三维移动平台上。

进一步地，所述三维移动平台安装有相互垂直且能沿各自轴向方向旋转的三个螺旋丝杆，所述三维移动平台能够通过电机带动螺旋丝杆旋转而沿三维方向移动。

进一步地，所述托辊组包括轴向平行于工件的两个托辊，所述两个托辊分别设置在工件下方沿轴向方向的两侧并在加工过程中支撑工件。

进一步地，所述卡盘的所述卡爪的个数为3个或4个。

进一步地，所述激光熔覆加工机床能够加工圆柱形工件。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的激光熔覆加工机床在卡盘的端面上固定有弹簧装置，该弹簧装置的弹性作用能够有效地减少激光熔覆过程中产生的热变形，结构简单、操作便捷，提高激光熔覆效率。

2、本实用新型的激光熔覆加工机床采用弹性件作为机床锥顶可以有效的减少工件在激光熔覆过程中的轴向约束，进一步控制热变形。

附图说明：

图1为本实用新型的激光熔覆加工机床的一个实施例的结构示意图。

附图标记如下：

1-激光器；2-机床基座；3-工件夹持部；4-工件顶紧部；5-卡盘；6-卡爪；7-锥顶；8-弹簧装置；9-支撑组件；10-托辊组；11-三维移动平台；12-工件。

具体实施方式

下面将参照附图并结合实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1所示，该实施例的激光熔覆加工机床包括机床基座2以及在机床基座2上相对设置的工件夹持部3和工件顶紧部4。在本实施例中，工件夹持部3包括卡盘5，卡盘5上安装有四个卡爪6。在其他实施例中，卡爪6的个数可以为三个。所述卡爪6用于在加工过程中夹紧工件12的一端。工件顶紧部4安装有锥顶7，以在加工过程中顶紧工件12的另一端。在本实施例中，锥顶7采用弹性件制成，从而有效地减少了工件12在激光熔覆过程中的轴向约束，减小工件的热变形。

在本实施例中，在激光熔覆加工过程中，激光器1在工件12的上方向下发射激光，并且激光器1能够沿工件12的轴向方向移动，以对工件12的整个外表面进行激光熔覆加工。

该激光熔覆加工机床还包括弹簧装置8，所述弹簧装置8设置在所述四个卡爪6围成的空间中并且所述弹簧装置8的一端固定在卡盘5的端面上，另一端在加工时与工件接触。弹簧装置8在激光熔覆过程中处于压缩状态。弹簧装置8的弹性作用能够进一步减少激光熔覆过程中产生的热变形。具体来说，工件12在激光加工过程中会由于加热和冷却而在轴向方向出现伸展和收缩现象，如果采用工件12两端采用刚性固定，工件12在受热膨胀时无法沿着轴向自由伸展，会受到极大的轴向约束力，这将导致工件12只能沿着径向方向发生弯曲变形。为了消除这一变化带来的影响，本实用新型的锥顶采用弹性件，并且在工件与卡盘之间安装弹簧装置，这样的设置可以非常有效地减小工件12在受热膨胀时产生的轴向约束力，减少了不可逆的热变形。

此外，在本实施例中，为了更好的支撑工件12，以调整工件12在熔覆加工过程中的位置并且适应于加工不同大小的工件，该激光熔覆加工机床还包括用于支承工件的支撑组件9，所述支撑组件9安装在机床基座2上。支撑组件9包括托辊组10以及三维移动平台11，其中，三维移动平台11通过两个支腿固定安装在机床基座2上，托辊组10安装在三维移动平台11上。

在本实施例中，三维移动平台11上安装有相互垂直的三个螺旋丝杆，所述螺旋丝杆连接电机并在电机的致动下沿各自的轴向方向旋转，并且在三个垂直方向上实现三维移动平台11的移动。通过三维移动平台11的三维移动来适应对不同直径的工件的支撑。

在本实施例中，托辊组10包括平行于工件12的轴向方向的两个托辊，所述两个托辊分别设置在工件12下方沿轴向方向的两侧并在加工过程中支撑工件12。

在本实施例中，在该激光熔覆加工机床上加工的工件12为圆柱形工件。

采用本实用新型的激光熔覆加工机床进行多次测试，发现与未设置弹簧装置的同种激光熔覆加工设备相比，该激光熔覆加工机床使Φ45mm×643mm的圆柱体工件在激光熔覆过程中的热变形减少0.65mm；使Φ85mm×1050mm的圆柱体工件在激光熔覆过程中的热变形减少0.50mm；使Φ220mm×1540mm的无缝管工件在激光熔覆过程中的热变形减少0.40mm，极大地减少了后续的机械加工量。

Claims (8)

1.一种激光熔覆加工机床，包括机床基座(2)以及在机床基座(2)上相对设置的工件夹持部(3)和工件顶紧部(4)，所述工件夹持部(3)上安装有具有多个卡爪(6)的卡盘(5)，所述工件顶紧部(4)上安装有用于顶紧工件的锥顶(7)，其特征在于，所述激光熔覆加工机床还包括弹簧装置(8)，所述弹簧装置(8)设置在由所述多个卡爪(6)围成的空间中，所述弹簧装置(8)的一端固定在卡盘(5)的端面上，另一端在加工时与工件(12)接触。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述锥顶(7)由弹性件构成。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述激光熔覆加工机床还包括用于支承工件的支撑组件(9)，所述支撑组件(9)安装在所述机床基座(2)上。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述支撑组件(9)包括托辊组(10)以及三维移动平台(11)，其中，所述三维移动平台(11)通过两个支腿固定安装在机床基座(2)上，所述托辊组(10)安装在所述三维移动平台(11)上。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述三维移动平台(11)安装有相互垂直且能沿各自轴向方向旋转的三个螺旋丝杆，所述三维移动平台(11)能够通过电机带动螺旋丝杆旋转而沿三维方向移动。

6.根据权利要求5所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述托辊组(10)包括平行于工件(12)的轴向方向的两个托辊，所述两个托辊分别设 置在工件(12)下方沿轴向方向的两侧并在加工过程中支撑工件(12)。

7.根据权利要求1所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述卡盘(5)上的所述卡爪(6)的个数为3个或4个。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的激光熔覆加工机床，其特征在于，所述激光熔覆加工机床能够加工圆柱形工件。