CN207672126U - 一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光熔覆技术领域，公开了一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，包括激光熔覆装置和驱动机构，驱动机构设置为可驱动激光头在X轴、Y轴、Z轴上三轴联动的激光头驱动机构和可驱动曲轴在YZ平面内转动的曲轴驱动机构，利用此装置修复曲轴连杆轴颈的过程中，曲轴转动时激光头能绕曲轴做激光跟随运动，激光加工过程中激光头与曲轴之间的相对扫描速度和相对轴向进给速度不变，其相对运动的轨迹为螺旋线，此激光修复曲轴连杆轴颈的装置结构简单、成本投入低、装夹曲轴简单快速，且利用此装置激光修复后的曲轴表面熔覆层均匀一致。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光熔覆技术领域，特别是涉及一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置。
背景技术
作为机械传动最重要部件之一的曲轴，由于在工作过程中经常需要承受很大的弯曲与扭转应力，使得轴颈极易产生磨损和疲劳断裂，且破坏的形式主要起源于表面，因此曲轴的表面强化与修复就显得尤为重要。
对曲轴的表面进行强化和修复的方法主要包括：中高频感应淬火、渗氮处理、氮碳共渗、喷丸强化、热喷涂强化和激光强化与熔覆等，然而前五种方法存在主要的确定：虽然能提高耐磨性，但涂层与曲轴结合强度不好，而且由于局部应力集中容易产生裂纹甚至导致涂层剥落，在一定程度上降低了其应用效果。
目前，对曲轴的表面处理大部分采用激光熔覆工艺，由于能量密度高等特点，可以消除熔覆层内的缺陷，且界面结合强度高，但现有的曲轴激光熔覆与表面强化方法也有其致命的缺陷：需要借用曲轴车床或曲轴磨床装夹曲轴，或者制作专用偏心工装夹具，不仅需要投入较大的设备成本，而且曲轴机床的操作需要专业技工，曲轴的装夹质量直接影响修复的曲轴表面熔覆层不均匀进而影响曲轴的强度和寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，安装调试简单，利用其修复曲轴连杆轴颈能使曲轴表面熔覆层均匀一致进而满足激光修复曲轴连杆轴颈的要求。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其包括：激光熔覆装置和驱动机构，所述激光熔覆装置包括激光发生器、与所述激光发生器电性连接的激光头、与所述激光头配合使用的送粉器，所述驱动机构包括激光头驱动机构和曲轴驱动机构，
所述激光头驱动机构包括工作台，所述工作台上开设有X轴方向的第一导轨，所述第一导轨上设有可沿其滑动的立柱，所述立柱上开设有Y轴方向的第二导轨，所述第二导轨上设有可沿其滑动的悬臂，所述悬臂上开设有Z轴方向的第三导轨，所述第三导轨上设有可沿其滑动的激光头装夹部，所述激光头和所述送粉器均固定于所述激光头装夹部，所述激光驱动机构能够驱动所述激光头和所述送粉器在 X轴、Y轴、Z轴上的三轴联动，
所述曲轴驱动机构包括相对设置的床头箱和尾座，所述床头箱内设有电机，电机的输出轴上固定有卡盘，所述尾座上设有曲轴支架，曲轴的两端分别装夹于所述卡盘和所述曲轴支架中且能够在YZ平面内转动，
所述驱动机构还包括数控模块，所述激光头驱动机构和所述曲轴驱动机构均电性连接于所述数控模块。
作为优选方案，所述立柱与所述工作台通过第一丝杠传动连接，所述第一丝杠的丝杆为所述第一导轨，所述第一丝杠的螺母固定于所述立柱上。
作为优选方案，所述所述悬臂与所述立柱通过第二丝杠传动连接，所述第二丝杠的丝杆为所述第二导轨，所述第二丝杠的螺母固定于所述悬臂上。
作为优选方案，所述所述激光装夹部与所述悬臂刚过第三丝杠传动连接，所述第三丝杠的丝杆为所述第三导轨，所述第三丝杠的螺母固定于所述激光头装夹部上。
作为优选方案，所述曲轴支架为旋转套筒或者顶针。
作为优选方案，所述送粉器采用送粉路径与所述激光头发出的激光束同轴的送粉方式。
作为优选方案，所述激光头可绕所述激光头装夹部在XY平面内转动。
本实用新型提供一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，包括激光熔覆装置和驱动机构，驱动机构设置为可驱动激光头在X轴、Y轴、Z 轴上三轴联动的激光头驱动机构和可驱动曲轴在YZ平面内转动的曲轴驱动机构，利用此装置修复曲轴连杆轴颈的过程中，曲轴转动时激光头能绕曲轴做激光跟随运动，激光加工过程中激光头与曲轴之间的相对扫描速度和相对轴向进给速度不变，其相对运动的轨迹为螺旋线，此激光修复曲轴连杆轴颈的装置结构简单、成本投入低、装夹曲轴简单快速，且利用此装置激光修复后的曲轴表面熔覆层均匀一致。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置的结构示意图；
图中，10、激光熔覆装置；11、激光发生器；12、激光头；13、送粉器；20、驱动机构；21、激光头驱动机构；211、工作台；2111、第一导轨；212、立柱；2121、第二导轨；213、悬臂；2131、第三导轨；214、激光头装夹部；22、曲轴驱动机构；221、床头箱；222、尾座；223、电机；224、卡盘；225、曲轴支架；23、数控模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型优选实施例的一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其包括：激光熔覆装置10和驱动机构20，所述激光熔覆装置10包括激光发生器11、与所述激光发生器11电性连接的激光头12、与所述激光头12配合使用的送粉器13，所述驱动机构20包括激光头驱动机构21和曲轴驱动机构22，所述激光头驱动机构21 包括工作台211，所述工作台上开设有X轴方向的第一导轨2111，所述第一导轨2111上设有可沿其滑动的立柱212，所述立柱212上开设有Y轴方向的第二导轨2121，所述第二导轨2121上设有可沿其滑动的悬臂213，所述悬臂213上开设有Z轴方向的第三导轨2131，所述第三导轨2131上设有可沿其滑动的激光头装夹部214，所述激光头12和所述送粉器13均固定于所述激光头装夹部214，所述激光驱动机构21能够驱动所述激光头12和所述送粉器13在X轴、Y轴、 Z轴上三轴联动，所述曲轴驱动机构22包括相对设置的床头箱221 和尾座222，所述床头箱221内设有电机223，所述电机223的输出轴上固定有卡盘224，所述尾座222上设有曲轴支架225，曲轴的两端分别装夹于所述卡盘224和所述曲轴支架225中且能够在YZ平面内转动，所述驱动机构20还包括数控模块23，所述激光头驱动机构 21和所述曲轴驱动机构22均电性连接于所述数控模块23。此装置利用数控模块23控制激光头驱动机构运动21使激光头12在X轴、Y 轴、Z轴空间的三轴联动，且驱动曲轴驱动机构22转动使待修复工件曲轴在YZ平面内转动，曲轴的旋转中心与X轴平行，在修复曲轴连杆轴颈的过程中，激光头12相对于曲轴的连杆轴颈的表面做路径为螺旋线的运动，且使其激光头12发出的激光束相对于曲轴的连杆轴颈的表面的扫描线速度和轴向进给速度不变，激光熔覆的熔覆层均匀一致能保证曲轴表面熔覆层的质量。且所述激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其结构较简单，其激光头驱动机构21和所述曲轴驱动机构 22可分别采用标准的机床和通用的床头箱221、尾座222等，不仅装夹曲轴简单快速，且设备成本投入低。
本实施例中，为了使传动精度更高，所述立柱212与所述工作台211之间、所述悬臂213与所述立柱212之间、所述激光装夹部214 与所述悬臂213之间分别通过第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠传动连接，丝杠的丝杆转动带动丝杠的螺母做直线运动，传动效率高。
基于上述技术方案，本实施例中提供一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，所述曲轴支架225为旋转套筒或者顶针。装夹待修复的曲轴时，将曲轴的一端卡装于卡盘内，曲轴的另一端套设于旋转套筒内或者于顶针抵接，装夹稳定可靠，电机223运动带动曲轴转动。
具体地，所述送粉器13采用送粉路径与所述激光头12发出的激光束同轴的送粉方式。在激光修复曲轴连杆轴颈的过程中，采用同轴送粉的送粉方式保证粉末熔化充分且均匀进而保证熔覆层的质量。
优选地，为了使激光头12的激光束与曲轴的表面夹角可调，所述激光头12可绕所述激光头装夹部214在XY平面内转动，在一般情况下，调节激光头12的激光束与曲轴的表面的夹角为90°，但当修复过渡圆角部位时，可将激光头12的激光束与曲轴的表面的夹角调节为小于 90°，示例性地，可以调节为60°。
综上，本实用新型实施例提供一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，包括激光熔覆装置10和驱动机构20，驱动机构20设置为可驱动激光头在X轴、Y轴、Z轴上三轴联动的激光头驱动机构21和可驱动曲轴在 YZ平面内转动的曲轴驱动机构22，利用此装置修复曲轴连杆轴颈的过程中，曲轴转动时激光头12能绕曲轴做激光跟随运动，激光加工过程中激光头12与曲轴之间的相对扫描速度和相对轴向进给速度不变，其相对运动的轨迹为螺旋线，此激光修复曲轴连杆轴颈的装置结构简单，且利用此装置激光修复后的曲轴表面熔覆层均匀一致。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，包括：激光熔覆装置(10)和驱动机构(20)，所述激光熔覆装置(10)包括激光发生器(11)、与所述激光发生器(11)电性连接的激光头(12)、与所述激光头(12)配合使用的送粉器(13)，所述驱动机构(20)包括激光头驱动机构(21)和曲轴驱动机构(22)，
所述激光头驱动机构(21)包括工作台(211)，所述工作台上开设有X轴方向的第一导轨(2111)，所述第一导轨(2111)上设有可沿其滑动的立柱(212)，所述立柱(212)上开设有Y轴方向的第二导轨(2121)，所述第二导轨(2121)上设有可沿其滑动的悬臂(213)，所述悬臂(213)上开设有Z轴方向的第三导轨(2131)，所述第三导轨(2131)上设有可沿其滑动的激光头装夹部(214)，所述激光头(12)和所述送粉器(13)均固定于所述激光头装夹部(214)，所述激光驱动机构(21)能够驱动所述激光头(12)和所述送粉器(13)在X轴、Y轴、Z轴上三轴联动，
所述曲轴驱动机构(22)包括相对设置的床头箱(221)和尾座(222)，所述床头箱(221)内设有电机(223)，所述电机(223)的输出轴上固定有卡盘(224)，所述尾座(222)上设有曲轴支架(225)，曲轴的两端分别装夹于所述卡盘(224)和所述曲轴支架(225)中且能够在YZ平面内转动，
所述驱动机构(20)还包括数控模块(23)，所述激光头驱动机构(21)和所述曲轴驱动机构(22)均电性连接于所述数控模块(23)。
2.如权利要求1所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述立柱(212)与所述工作台(211)通过第一丝杠传动连接，所述第一丝杠的丝杆为所述第一导轨(2111)，所述第一丝杠的螺母固定于所述立柱(212)上。
3.如权利要求1所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述悬臂(213)与所述立柱(212)通过第二丝杠传动连接，所述第二丝杠的丝杆为所述第二导轨(2121)，所述第二丝杠的螺母固定于所述悬臂(213)上。
4.如权利要求1所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述激光装夹部(214)与所述悬臂(213)刚过第三丝杠传动连接，所述第三丝杠的丝杆为所述第三导轨(2131)，所述第三丝杠的螺母固定于所述激光头装夹部(214)上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述曲轴支架(225)为旋转套筒或者顶针。
6.如权利要求5所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述送粉器(13)采用送粉路径与所述激光头(12)发出的激光束同轴的送粉方式。
7.如权利要求6中所述的激光修复曲轴连杆轴颈的装置，其特征在于，所述激光头(12)可绕所述激光头装夹部(214)在XY平面内转动。
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