CN207958508U - 应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工装夹具，尤其涉及应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备。包括机架，所述机架上设有用于安装以及夹紧待加工工件的工件夹具、以及可用于封盖在所述工件夹具外侧使工件夹具处于密封的加工空腔内的密封壳，且所述密封壳可打开或关闭使所述工件夹具切换在敞开环境或在密封的加工空腔内工作，通过外部的激光加工装置对工件进行熔覆加工，本申请上的密封壳是可打开的，可以根据加工需求将工件设置在外界敞开的环境中加工(有氮气等气体保护同轴送粉等情况下)或者通过密封壳关闭后形成的密封的空腔内进行熔覆加工(用于旁轴送粉)，这样的好处在于不会限制熔覆加工工件的大小。

Description

应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备

【技术领域】

本实用新型涉及工装夹具，尤其涉及应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备。

【背景技术】

激光熔覆技术是指以不同的填料方式(同轴送粉和旁轴送粉)，将金属粉末送至工件表面，经激光辐照使之和工件基体表面薄层同时熔化，并快速凝固形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层(功能层)，从而显著改善基体材料的表面性能(如耐磨、耐蚀、耐高温等)和一定几何尺寸(如：修复)的工艺方法。

激光熔覆具有下述优点：(1)熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨，耐蚀等性能更为优异；(2)熔覆层稀释率低，由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低，因此可在熔覆层浇薄的情况下获得所要求的成分与性能，节约昂贵的熔覆层材；(3)激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高；(4) 激光熔覆过程易实现自动化生产，熔覆质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。由于激光熔覆的上述优点，它在航空，航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。

然而现有的激光熔覆加工设备存在以下缺陷：

一、大多的工件在都在开放的环境中进行激光熔覆；也有有部分工件在封闭式(如：真空)环境下进行加工熔覆。在封闭式的激光设备条件下，一则由于其激光头以及工件均处于密封空腔内，造成设备整体结构复杂，增大投入和使用成本，二则工件的大小、重量等受到一定的限制，三则也不利于被广泛使用以及后期维护。

二、因为现有的大部分加工方式，不是密闭环境，这样不能保证保护气体充分保护熔覆过程，被熔覆工件易产生氧化，夹渣等缺陷。大大的影响了熔覆质量。

三、熔覆后的工件热应力分布不均，容易出现应力集中、微裂纹、甚至裂纹，影响了熔覆的质量。

四、开放的环境，也会使环境受到熔覆材料的少量污染。

【发明内容】

为解决现有技术中激光熔覆加工中存在的问题，本实用新型提供了应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，包括机架，所述机架上设有用于安装以及夹紧待加工工件的工件夹具、以及可用于封盖在所述工件夹具外侧使工件夹具处于密封的加工空腔内的密封壳，且所述密封壳可打开或关闭使所述工件夹具切换在敞开环境或在密封的加工空腔内工作，所述密封壳上还设有可供加工激光从外界穿透至所述加工空腔内的透光部以及设于所述密封壳上与所述加工空腔连通的第一管道以及第二管道。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述机架上还设有加工平台，所述工件夹具位于所述加工平台上，且所述加工平台上还设有超声波振动仪。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述密封壳的一侧铰接在所述机架上。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述机架上还设有用于驱动所述密封壳沿铰接处转动的驱动装置。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述机架上还设有用于使所述加工平台在机架上移动的移动组件，所述移动组件包括用于使所述加工平台在机架上横向移动的横向驱动组件、以及用于使所述加工平台在机架上纵向移动的纵向驱动组件。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述纵向驱动组件包括第一底座、设于所述第一底座上的第一传动螺杆、与所述第一传动螺杆配合且连接在所述加工平台上的第一滑座以及驱动所述第一传动螺杆转动的第一驱动装置；

所述横向驱动组件包括设于所述机架上的第二底座、设于所述第二底座上的第二传动螺杆、与所述第二传动螺杆配合且与第一底座连接的第二滑座以及驱动所述第二传动螺杆转动的第二驱动装置。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述第一驱动装置以及第二驱动装置均为伺服电机。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述密封壳的上端面开设有安装口，所述透光部为设于所述安装口上的透光板。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述加工平台为三爪卡盘或四爪卡盘。

如上所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，所述密封壳的下端面四周上设有密封胶条。

与现有技术相比，本实用新型有如下优点：

1、本实用新型提供了应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其通过工件夹具将待加工工件夹持，通过外部的激光加工装置对工件进行熔覆加工，本申请上的密封壳是可打开的，可以根据加工需求将工件设置在外界敞开的环境中加工(有氮气等气体保护同轴送粉等情况下)或者通过密封壳关闭后形成的密封的空腔内进行熔覆加工(用于旁轴送粉)，这样的好处在于不会限制熔覆加工工件的大小，对于较大的工件，可打开密封壳进行加工(有氮气等气体保护同轴送粉)；而在密封的加工空腔内进行熔覆加工时，通过密封壳上的透光部配合第一管道通或第二管道通入加工材料或保护气体等，对内部的工件进行熔覆处理，整个加工过程工件都处于封闭的空间内，减少了对环境的污染，有利于操作人员的健康，而且设备整体结构简单，体积小，便于维护保养。

2、本实用新型应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，在加工平台上还设置有超声波振动仪，利用超声波振动仪可将在熔覆加工过程中使得熔覆更均匀，有利于使加工后工件的应力均匀，消除应力集中带来的影响，减少裂纹倾向，提高熔覆的质量。

3、本实用新型应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，还采用移动组件来使加工平台在机架上移动，使得在激光镜头不动(长、宽方向上不动)的情况下可移动工件使工件的表面均能熔覆处理，而且采用伺服电机驱动，有利于自动化控制以及控制移动的精度，提高加工质量以及加工效率。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备的结构示意图一；

图2为应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备的结构示意图二；

图3为加工平台以及移动组件的示意图；

图4为密封壳的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

如图1至图4所示，应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，包括机架1，所述机架1上设有用于安装以及夹紧待加工工件的工件夹具 11、以及可用于封盖在所述工件夹具11外侧使工件夹具11处于密封的加工空腔101内的密封壳2，且所述密封壳2可打开或关闭使所述工件夹具11切换在敞开环境或在密封的加工空腔101内工作，所述密封壳2上还设有可供加工激光从外界穿透至所述加工空腔101内的透光部21以及设于所述密封壳2上与所述加工空腔101连通的第一管道22以及第二管道23。本实用新型提供了应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其通过工件夹具将待加工工件夹持，通过外部的激光加工装置对工件进行熔覆加工，本申请上的密封壳是可打开的，可以根据加工需求将工件设置在外界敞开的环境中加工或者通过密封壳关闭后形成的密封的空腔内进行熔覆加工，这样的好处在于不会限制熔覆加工工件的大小，对于较大的工件，可打开密封壳进行加工；而在密封的加工空腔内进行熔覆加工时，通过密封壳上的透光部配合第一管道通或第二管道通入加工材料或保护气体等，对内部的工件进行熔覆处理，整个加工过程工件都处于封闭的空间内，减少了对环境的污染，有利于操作人员的健康，而且设备整体结构简单，体积小，便于维护保养。

当采用敞开式加工时，即密封壳2打开，可通过外设的铜管或者通过密封壳2上的第一管道22以及第二管道23通入熔覆材料以及惰性保护气体的方式进行熔覆加工(密封壳2打开后，第一管道与第二管道的出口仍然与工件相对)；

也可通过铜管通入保护气体的同时顺带将熔覆材料的粉末一同输送到工件的表面，能够防止在熔覆加工时工件表面出现氧化现象，从而提高熔覆加工的质量。

进一步地，所述密封壳2可设置成可收合式的，也可设置成铰接式的，通过转动使密封壳整个打开。

具体地，本申请密封壳采用铰接的设置方式，所述密封壳2的一侧铰接在所述机架1上，通过该铰接处可人工操作将密封壳2沿铰接处转动实现打开或封。

又进一步地，为了降低劳动成本以及提高效率，也可采用自动控制的方式实现，所述机架1上还设有用于驱动所述密封壳2沿铰接处转动的驱动装置。该驱动装置可采用气缸或转动电机等动力源，控制密封壳2沿铰接处转动。

进一步地，为了便于激光熔覆加工能够照射整个工件的表面，所述机架1上还设有用于使所述加工平台3在机架1上移动的移动组件，所述移动组件包括用于使所述加工平台3在机架1上横向移动的横向驱动组件、以及用于使所述加工平台3在机架1上纵向移动的纵向驱动组件。使得在激光枪不动的情况下可移动工件使工件的表面均能进行熔覆处理。这样可使密封壳上的透光部做得很小，有利于降低加工成本。

当然，也可以采用将透光部做大，其面积大小至少大于整个加工工件的大小，这样可实现工件夹紧后固定在加工空腔内，通过激光头的移动来实现在工件表面均能进行熔覆加工处理。

其中，所述移动组件的具体结构为，所述纵向驱动组件包括第一底座51、设于所述第一底座51上的第一传动螺杆52、与所述第一传动螺杆52配合且连接在所述加工平台3上的第一滑座以及驱动所述第一传动螺杆52转动的第一驱动装置53。这样第一驱动装置53驱动第一传动螺杆52转动，使与第一滑座连接的加工平台3可在第一螺杆上随第一滑座运动，即可实现被夹紧在工件夹具上的工件在纵向放置的第一传动螺杆上运动；所述横向驱动组件包括设于所述机架1 上的第二底座54、设于所述第二底座54上的第二传动螺杆55、与所述第二传动螺杆55配合且与第一底座51连接的第二滑座以及驱动所述第二传动螺杆55转动的第二驱动装置56。采用螺杆传动有利于提高传动的平稳度，而且所述第一驱动装置53以及第二驱动装置56均为伺服电机。有利于自动化控制以及控制移动的精度，提高加工质量以及加工效率。

又进一步地，所述机架1设有加工平台3，所述工件夹具11位于所述加工平台3上，且所述加工平台3上还设有超声波振动仪4。在加工平台上还设置有超声波振动仪，利用超声波振动仪可将在熔覆加工过程中使得工件表面熔覆更均匀，有利于使加工后工件的应力均匀，消除应力集中带来的影响，提高加工的质量。

具体地，所述密封壳2的上端面开设有安装口201，所述透光部21为设于所述安装口201上的透光板。透光板采用石英材质，且其上镀有增透膜。

再具体地，所述密封壳2的下端面四周上设有密封胶条。直接将密封壳放置到机架上，通过密封胶条与机架上的平面平台配合即可使密封壳与机架形成密封的加工空腔，简单的结构即可实现密封，有利于降低成本。简单的结构也方便工作人员操作。

再进一步地，所述加工平台3为三爪卡盘或四爪卡盘均可。

本实用新型提供了应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其通过工件夹具将待加工工件夹持，通过外部的激光加工装置对工件进行熔覆加工，本申请上的密封壳是可打开的，可以根据加工需求将工件设置在外界敞开的环境中加工或者通过密封壳关闭后形成的密封的空腔内进行熔覆加工，这样的好处在于不会限制熔覆加工工件的大小，对于较大的工件，可打开密封壳进行加工；而在密封的加工空腔内进行熔覆加工时，通过密封壳上的透光部配合第一管道通或第二管道通入加工材料或保护气体等，对内部的工件进行熔覆处理，整个加工过程工件都处于封闭的空间内，减少了对环境的污染，有利于操作人员的健康，而且设备整体结构简单，体积小，便于维护保养。

如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。凡与本实用新型的方法、结构等近似、雷同，或是对于本实用新型构思前提下做出若干技术推演，或替换都应当视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)上设有用于安装以及夹紧待加工工件的工件夹具(11)、以及可用于封盖在所述工件夹具(11)外侧使工件夹具(11)处于密封的加工空腔(101)内的密封壳(2)，且所述密封壳(2)可打开或关闭使所述工件夹具(11)切换在敞开环境或在密封的加工空腔(101)内工作，所述密封壳(2)上还设有可供加工激光从外界穿透至所述加工空腔(101)内的透光部(21)以及设于所述密封壳(2)上与所述加工空腔(101)连通的第一管道(22)以及第二管道(23)。

2.根据权利要求1所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述机架(1)上还设有加工平台(3)，所述工件夹具(11)位于所述加工平台(3)上，且所述加工平台(3)上还设有超声波振动仪(4)。

3.根据权利要求1所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述密封壳(2)的一侧铰接在所述机架(1)上。

4.根据权利要求3所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述机架(1)上还设有用于驱动所述密封壳(2)沿铰接处转动的驱动装置。

5.根据权利要求2所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述机架(1)上还设有用于使所述加工平台(3)在机架(1)上移动的移动组件，所述移动组件包括用于使所述加工平台(3)在机架(1)上横向移动的横向驱动组件、以及用于使所述加工平台(3)在机架(1)上纵向移动的纵向驱动组件。

6.根据权利要求5所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述纵向驱动组件包括第一底座(51)、设于所述第一底座(51)上的第一传动螺杆(52)、与所述第一传动螺杆(52)配合且连接在所述加工平台(3)上的第一滑座以及驱动所述第一传动螺杆(52)转动的第一驱动装置(53)；

所述横向驱动组件包括设于所述机架(1)上的第二底座(54)、设于所述第二底座(54)上的第二传动螺杆(55)、与所述第二传动螺杆(55)配合且与第一底座(51)连接的第二滑座以及驱动所述第二传动螺杆(55)转动的第二驱动装置(56)。

7.根据权利要求6所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述第一驱动装置(53)以及第二驱动装置(56)均为伺服电机。

8.根据权利要求2所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述密封壳(2)的上端面开设有安装口(201)，所述透光部(21)为设于所述安装口(201)上的透光板。

9.根据权利要求2所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述加工平台(3)为三爪卡盘或四爪卡盘。

10.根据权利要求1所述的应用于激光熔覆加工的工装夹紧设备，其特征在于，所述密封壳(2)的下端面四周上设有密封胶条。