CN208667850U - 一种激光增材制造铜轴套设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光增材制造铜轴套设备，包括工作台、用于为轴的外表面或者轴套的内表面输送铜合金粉末的送粉装置、与激光器连接的激光加工头、用于使激光加工头横向移动的横移机构、驱动轴或者轴套绕其轴心线做回转运动的动力装置以及控制器，其中，动力装置安装于工作台上，横移机构安装于机架上；激光加工头朝向轴的外表面或者朝向轴套的内表面；激光加工头与激光器通过光纤连接，控制器与送粉装置、横移机构和动力装置电连接。本实用新型的激光增材制造铜轴套设备采用激光增材的方式制造铜轴套，能有效节约资源、提高效率、减少污染、缩短制造周期。

Description

一种激光增材制造铜轴套设备

技术领域

本实用新型涉及激光增材制造铜轴套设备技术领域，特别是涉及一种激光增材制造铜轴套设备。

背景技术

铜轴套，又简称为铜套，是由铜合金通过铸造而成的一种配件，是机械上的重要组成件。铜套由于可以使运转的设备减少摩擦、降低震动、减小噪音、提强防腐蚀性，并且还可使得设备便于维修，可简化机械结构的制造工艺，因而广泛应用于机械设备中。但机械设备经过长时间的运转后，铜套也会出现磨损，当铜套的磨损程度达到一定限度，并且开始影响机械正常运行时，则需要及时更换铜套。

目前，制造铜轴套的方式为先铸造出铜胚料，然后利用机床通过切削减材的加工方式来制造出所需尺寸的铜轴套。但是，这样的加工方式存在以下缺陷：

(1)能源消耗大，环境污染，浪费铜材资源，单件制造成本高，制造周期长；

(2)铜轴套与轴为互相分离的零件，两者之间采用机械配合，而由于铜轴套的加工和与轴的装配过程中存在误差，使得在使用过程中会产生磨损、松动或者轴向窜动等现象，部分场合甚至出现装配或者拆卸困难的情况，通常需要借助过热或过冷的极端条件才能完成装配和拆卸，其过程费时费力。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种激光增材制造铜轴套设备，该装置采用激光增材的方式制造铜轴套，能有效节约资源、提高效率、减少污染、缩短制造周期。

基于此，本实用新型提供了一种激光增材制造铜轴套设备，包括工作台、用于为轴的外表面或者轴套的内表面输送铜合金粉末的送粉装置、与激光器电连接的激光加工头、用于使所述激光加工头横向移动的横移机构、驱动轴或者轴套绕其轴心线做回转运动的动力装置以及控制器；

所述动力装置安装于所述工作台上，所述横移机构安装于机架上；所述激光加工头朝向轴的外表面或者朝向轴套的内表面；所述控制器与所述激光器、所述送粉装置、所述横移机构和所述动力装置电连接。

作为优选方案，所述设备还包括用于使所述激光加工头纵向移动的升降机构，所述升降机构安装于机架上并与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述升降机构包括第一电机、第一丝杆、第一滑轨及螺接于所述第一丝杆的第一滑块，所述第一滑块可滑动连接于所述第一滑轨；所述横移机构连接于所述第一滑块；所述激光加工头连接于所述横移机构的动力输出端。

作为优选方案，所述横移机构包括第二电机、第二丝杆、第二滑轨及螺接于所述第二丝杆的第二滑块，所述第二滑块可滑动连接于所述第二滑轨；所述激光加工头连接于所述第二滑块。

作为优选方案，所述第二滑块上设有与所述第二滑轨垂直的连接横杆，所述激光加工头安装于所述连接横杆上。

作为优选方案，所述送粉装置安装于所述连接横杆上。

作为优选方案，所述动力装置为安装于所述工作台上的第三电机，轴或者轴套连接于所述第三电机的转动轴。

作为优选方案，所述激光加工头与所述激光器通过光纤连接。

作为优选方案，所述送粉装置具有送粉管，所述送粉管的末端延伸至轴的外表面的上方或者轴套的内部。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的激光增材制造铜轴套设备，通过送粉装置往轴的外表面或者轴套的内表面输送铜合金粉末，配合动力装置使得待加工的轴或者轴套进行回转运动，同时横移装置带动激光加工头横向移动，再通过激光加工头发出的激光束能够将铜合金粉末熔覆并一圈圈积累在轴的外表面或者轴套的内表面，从而在轴的外表面或者轴套的内表面形成铜合金层，由此，铜合金层为与轴或者轴套熔为一体的铜轴套，这样通过激光增材制造铜轴套的方式，能有效节约能耗、减少污染，而且铜轴套与轴或者轴套为冶金结合，避免了机械结合因误差所造成的松动、装配或者拆卸困难的问题，从而提高了效率，缩短了制造周期。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种激光增材制造铜轴套设备的结构示意图；

图2是激光增材制造铜轴套设备在轴的外表面熔覆铜轴套的加工原理图；

图3是激光增材制造铜轴套设备在轴套的内表面熔覆铜轴套的加工原理图。

其中，1、工作台；2、激光器；21、激光加工头；22、铜合金粉末；3、送粉装置；40、横移机构；41、第二电机；42、第二滑轨；43、第二滑块；431、连接横杆；50、升降机构；51、第一电机；52、第一滑轨；53、第一滑块；6、控制器；7、机架；80、动力装置；81、第三电机；9、轴；91、轴套；10、冷水机。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参见图1和图2，示意性地示出了本实用新型的激光增材制造铜轴套设备，包括工作台1、送粉装置3、激光加工头21、横移机构40、动力装置80以及控制器6。其中，送粉装置3用于为轴的外表面或者轴套的内表面输送铜合金粉末22，激光加工头21通过光纤(图中未示出)与激光器2连接，激光器2通过光纤将激光传导到激光加工头21，激光加工头21朝向轴的外表面或者朝向轴套的内表面，激光加工头21发出的激光束能使铜合金粉末22熔覆在轴的外表面或者轴套的内表面，从而形成铜合金层，横移机构40安装于机架7上并用于使激光加工头21产生横向移动，动力装置80安装于工作台1，动力装置80用于驱动轴或者轴套绕其轴心线做回转运动，而且控制器6与送粉装置3、横移机构40和动力装置80电连接，用于控制各部分装置之间的动作配合。

图1为在轴9的外表面制造铜轴套，在本实施例中，工作台1和机架7为一体式结构，并且横移机构40使激光加工头21的横向运动轨迹处在轴9的轴心线正上方，以利于对安装的不同长度轴(或者轴套)进行激光增材制造铜轴套，从而实现快速定位。本实施例提供的激光增材制造铜轴套设备，通过送粉装置3往轴的外表面输送铜合金粉末22，配合动力装置80使得待加工的轴进行回转运动，同时横移装置带动激光加工头21横向移动，使得激光加工头21在轴的外表面上沿其轴向方向做螺旋线运动，再通过激光加工头21发出的激光束能够将轴9外表面上的铜合金粉末22进行熔覆，并一圈圈积累在轴9的外表面，从而在轴9的外表面形成铜合金层，由此，铜合金层为与轴9熔为一体的铜轴套，这样通过激光增材制造铜轴套的方式，能有效节约能耗、减少污染，而且铜轴套与轴为冶金结合，避免了机械结合因误差所造成的松动、装配或者拆卸困难的问题，从而提高了效率，缩短了制造周期，特别适合小批量及单件制造。可以理解，参见图3所示，当需要在轴套91的内表面通过激光增材的方式制造铜轴套时，只需要调整下激光加工头21的照射角度，使得激光加工头21发出的激光束朝向轴套91的内表面，在其内表面产生铜合金层。

在激光熔覆过程结束后，将轴或者轴套装上车床或磨床，以对激光熔覆铜合金层表面的熔焊余量进行车削或磨削，最终达到图纸所要求的尺寸及表面粗糙度，如此即制成和轴(或者轴套)熔为一体的铜轴套。

作为优选的实施方式，为了满足不同规格的轴或者轴套，本实施例中的设备还包括用于使激光加工头21纵向移动的升降机构50，该升降机构50安装于机架7上并与控制器6电连接，在将轴安装至动力装置80上之前，先将激光加工头21通过升降机构50调节到适当的高度，在将轴或者轴套安装至动力装置80上，从而可扩大本设备的适用范围。

具体地，升降机构50包括第一电机51、第一丝杆(图中未示出)、第一滑轨52及螺接于第一丝杆的第一滑块53，第一滑块53可滑动连接于第一滑轨52，横移机构40连接于第一滑块53，激光加工头21连接于横移机构40的动力输出端，如此，通过第一电机51驱动第一丝杆转动，第一丝杠带动第一滑块53沿着第一滑轨52的长度方向移动，从而带动横移机构40移动，进而实现对激光加工头21在竖直方向上的自动调节位置功能，以适应不同规格的轴或者轴套。

在上述结构的基础上，横移机构40包括第二电机41、第二丝杆(图中未示出)、第二滑轨42及螺接于第二丝杆的第二滑块43，第二滑块43可滑动连接于第二滑轨42，激光加工头21连接于第二滑块43。动力装置80具体地为安装于工作台1上的第三电机81，轴或者轴套连接于第三电机81的转动轴。如此，第三电机81带动轴或者轴套做回转运动，通过控制器6控制第二电机41驱动第二丝杆转动，带动第二滑块43沿着第二滑轨42的长度方向横向移动，从而使得激光加工头21从轴或轴套的一端向另一端移动(即从加工起点向加工终点运动)，在激光加工头21的运动与第一电机51的回转运动的合运动作用下，使得激光加工头21在轴的外表面上或者轴套的内表面沿其轴向方向做螺旋线运动，激光加工头21发出的激光束将铜合金粉末22熔焊在轴或者轴套上，从而在轴的外表面或者轴套的内表面形成铜合金层。

上述实施例中的铜轴套设备还包括冷水机10，该冷水机10与激光器2和激光加工头21连接，激光器2和激光加工头21在工作过程中会产生大量的热量，冷水机10的设置用于冷却激光器2及激光加工头21，以确保激光器2和激光加工头21的正常工作。

更具体的是，送粉装置3具有送粉管(图中未示出)，送粉管的末端设有送粉嘴并延伸至轴的外表面的上方或者轴套的内部，以便于对轴或者轴套进行送粉。可以理解，送粉装置3也可以采用送丝的形式，为轴或者轴套输送铜合金焊丝。

进一步地，第二滑块43上设有与第二滑轨42垂直的连接横杆431，激光加工头21安装于连接横杆431上，并送粉装置3安装于连接横杆431上，便于将铜合金粉末22输送至轴或者轴套上。

当铜轴套磨损后，可以采用本设备对磨损了的铜轴套进行重新制造，如此可节省时间及成本。

综上所述，本实用新型提供的激光增材制造铜轴套设备能将铜合金粉末熔焊于轴或者轴套上，形成铜轴套，通过激光增材制造铜轴套的方式，能有效节约能耗、减少污染，而且铜轴套与轴或者轴套为冶金结合，避免了机械结合因误差所造成的松动、装配或者拆卸困难的问题，从而提高了效率，缩短了制造周期，具有较高的应用推广价值。

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 (9)

1.一种激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，包括工作台、用于为轴的外表面或者轴套的内表面输送铜合金粉末的送粉装置、与激光器连接的激光加工头、用于使所述激光加工头横向移动的横移机构、驱动轴或者轴套绕其轴心线做回转运动的动力装置以及控制器；

所述动力装置安装于所述工作台上，所述横移机构安装于机架上；所述激光加工头朝向轴的外表面或者朝向轴套的内表面；所述激光加工头与所述激光器通过光纤连接，所述控制器与所述送粉装置、所述横移机构和所述动力装置电连接。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述设备还包括用于使所述激光加工头纵向移动的升降机构，所述升降机构安装于机架上并与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，

所述升降机构包括第一电机、第一丝杆、第一滑轨及螺接于所述第一丝杆的第一滑块，所述第一滑块可滑动连接于所述第一滑轨；

所述横移机构连接于所述第一滑块；所述激光加工头连接于所述横移机构的动力输出端。

4.根据权利要求1所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述横移机构包括第二电机、第二丝杆、第二滑轨及螺接于所述第二丝杆的第二滑块，所述第二滑块可滑动连接于所述第二滑轨；所述激光加工头连接于所述第二滑块。

5.根据权利要求4所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述第二滑块上设有与所述第二滑轨垂直的连接横杆，所述激光加工头安装于所述连接横杆上。

6.根据权利要求5所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述送粉装置安装于所述连接横杆上。

7.根据权利要求1所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述动力装置为安装于所述工作台上的第三电机，轴或者轴套连接于所述第三电机的转动轴。

8.根据权利要求1所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述铜轴套设备还包括冷水机，所述冷水机与所述激光器和所述激光加工头连接。

9.根据权利要求1所述的激光增材制造铜轴套设备，其特征在于，所述送粉装置具有送粉管，所述送粉管的末端延伸至轴的外表面的上方或者轴套的内部。