CN209157391U - 一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备 - Google Patents

Abstract

一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，它涉及一种加工设备。在新轧辊或车削后的再制造轧辊通过激光合金化方法提高过钢量的过程中，激光合金化加工与打磨加工分离进行，轧辊需要移动到不同的加工位置，步骤操作繁琐且灵活性差。本实用新型中机床控制柜和支撑架均设置在总底座上，机床控制柜的输出轴上套装有行星减速器，行星减速器的输出轴上套装有卡盘，条形平台设置在总底座上，尾顶可拆卸连接在条形平台上，尾顶与卡盘之间设置有轧辊，支撑架靠近条形平台设置，激光加工头设在支撑架上且其沿支撑架长度方向往复滑动，总底座上还设有打磨头，打磨头靠近条形平台设置，打磨头沿总底座长度方向往复滑动。本实用新型用于轧辊加工。

Description

一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备

技术领域

本实用新型涉及一种成套设备，属于机械加工技术领域。

背景技术

激光合金化是一种新兴的表面改性技术，是涉及光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进加工技术的重要组成部分。轧辊激光合金化可以在普通轧辊基材的基础上通过激光合金化方法获得高性能、高耐磨、高强度的合金化层，进而提高轧辊的使用寿命，对于新轧辊和车削后的再制造轧辊均可以通过激光合金化方法提高过钢量，在该操作过程中，激光合金化加工与打磨加工分离进行，轧辊需要移动到不同的加工位置，步骤操作繁琐且灵活性差，目前市场上没有专用的轧辊激光合金化加工成套设备，导致上述问题耗时费力，一直未得到妥善解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，以解决在新轧辊或车削后的再制造轧辊通过激光合金化方法提高过钢量的过程中，激光合金化加工与打磨加工分离进行，轧辊需要移动到不同的加工位置，步骤操作繁琐且灵活性差的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，激光加工头、打磨头、机床控制柜、总底座、支撑架、行星减速器、卡盘、尾顶和条形平台，所述总底座水平设置，机床控制柜和支撑架均设置在总底座上，机床控制柜的输出轴上套装有行星减速器，行星减速器的输出轴上套装有卡盘，条形平台设置在总底座上，尾顶可拆卸连接在条形平台上，尾顶与卡盘之间设置有待加工轧辊，支撑架靠近条形平台设置，支撑架的长度方向与条形平台的长度方向同向，激光加工头设置在支撑架上且其沿支撑架的长度方向往复运动，总底座上还设置有打磨头，打磨头靠近条形平台设置，打磨头沿总底座的长度方向往复运动。

作为优选方案：激光加工头为多自由度加工头，多自由度加工头包括第一底板、第一导板、第二导板和操作头，所述第一底板设置在支撑架上且其沿支撑架的长度方向往复运动，第一导板水平设置在第一底板上且二者滑动配合，第一导板在第一底板上作出靠近或远离待加工轧辊的水平移动动作，第一导板靠近待加工轧辊的一端竖直设置有第二导板，第二导板在第一导板上作出靠近或远离待加工轧辊的竖直移动动作，第二导板朝向待加工轧辊一侧的底部铰接有操作头。

作为优选方案：第二导板朝向待加工轧辊一侧的底部设置有旋转块，旋转块上设置有操作头。

作为优选方案：支撑架的顶部设置有配合第一底板的第一导轨，第一底板上设置有配合第一导板的第二导轨。

作为优选方案：打磨头为多自由度打磨头，多自由度打磨头包括第二下底板、第二上底板、旋转底座、变频电机和千叶轮，总底座上设置有配合第二下底板的第三导轨，第三导轨的长度方向与条形平台的长度方向同向，第二下底板沿第三导轨的长度方向往复运动，第二下底板的顶面上设置有第四导轨，第二上底板设置在第四导轨上，第四导轨的长度方向与条形平台的宽度方向同向，第二上底板沿第四导轨的长度方向往复运动，旋转底座铰接在第二上底板上，变频电机设置在旋转底座上，千叶轮设置在变频电机上。

作为优选方案：支撑架包括上横梁和两个立柱，两个立柱竖直并列设置在总底座上，上横梁水平设置在两个立柱的顶部，上横梁上加工有第一导轨，第三导轨设置在两个立柱之间。

作为优选方案：条形平台上沿其长度方向加工有配合尾顶的多个连接孔。

作为优选方案：它包括激光冷水机和激光控制柜，激光冷水机与激光控制柜相连接，激光控制柜与激光加工头电连接。

本实用新型具有以下有益效果：

一、本实用新型结构简单、成本低廉，使用方便、集成了激光合金化与自动打磨两种功能，实现对激光合金化后的轧辊直接打磨抛光的过程，省时省力，简化了加工步骤，激光加工头、打磨头、机床控制柜、总底座、支撑架、行星减速器、卡盘、尾顶和条形平台之间位置设计合理且紧凑，使用安全稳定，生产效率高、节能环保。

二、本实用新型用于轧辊类零件提供激光合金化和打磨加工，同时，也可以实现轴类、平板类工件的激光熔覆和打磨抛光工作，应用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型的第一立体结构示意图，图中A方向为条形平台9的长度方向，B方向为条形平台9的宽度方向；

图2是本实用新型的第二立体结构示意图；

图3是激光加工头1的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

具体实施方式一：如图1、图2和图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：本实施方式包括激光加工头1、打磨头2、机床控制柜3、总底座4、支撑架5、行星减速器6、卡盘7、尾顶8和条形平台9，所述总底座4水平设置，机床控制柜3和支撑架5均设置在总底座4上，机床控制柜3为现有产品，其内安装有输出轴，用于本实用新型在使用过程中带动待加工轧辊10转动，起到驱动待加工轧辊10转动的效果，机床控制柜3的输出轴上套装有行星减速器6，行星减速器6起到减速作用，其为现有产品，其工作过程与现有技术相同，行星减速器6的输出轴上套装有卡盘7，条形平台9设置在总底座4上，尾顶8可拆卸连接在条形平台9上，条形平台9为长方形块体，为尾顶8提供放置平台，尾顶8与卡盘7之间设置有待加工轧辊10，卡盘7为四爪卡盘，其为现有产品，其工作过程与现有技术相同。尾顶8为现有产品，其工作过程与现有技术相同。尾顶8与卡盘7相互配合为待加工轧辊10提供夹持点，尾顶8与卡盘7分别夹持在待加工轧辊10的两端，待加工轧辊10为加工对象，其为孔型辊。卡盘7通过行星减速器6与机床控制柜3的输出轴相连接，机床控制柜3的输出轴转动带动卡盘7转动，卡盘7带动待加工轧辊10转动，尾顶8起到辅助夹持的效果，尾顶8的顶柱起到从动转动的效果，尾顶8与卡盘7相互配合为待加工轧辊10实现提供稳定且动态的加工状态。支撑架5靠近条形平台9设置，支撑架5的长度方向与条形平台9的长度方向同向，激光加工头1设置在支撑架5上且其沿支撑架5的长度方向往复滑动，支撑架5的设置是为了给激光加工头1提供放置位置，支撑架5的长度设置方向能够辅助激光加工头1实现长度方向的往复移动，使其加工过程更加灵活，总底座4上还设置有打磨头2，打磨头2靠近条形平台9设置，打磨头2沿总底座4的长度方向往复滑动。

进一步的，激光加工头1为激光合金加工头，激光合金加工头包括第一底板1-1、第一导板1-2、第二导板1-3和操作头1-4，所述第一底板1-1设置在支撑架5上且其沿支撑架5的长度方向往复运动，第一导板1-2水平设置在第一底板1-1上且二者滑动配合，第一导板1-2在第一底板1-1上作出靠近或远离待加工轧辊10的水平移动动作，即在第一底板1-1所在的水平方向上作出靠近或远离待加工轧辊10的平移动作，第一导板1-2靠近待加工轧辊10的一端竖直设置有第二导板1-3，第二导板1-3在第一导板1-2上作出靠近或远离待加工轧辊10的竖直移动动作，即在第二导板1-3在其所处竖直平面上作出靠近或远离待加工轧辊10的平移动作，第二导板1-3朝向待加工轧辊10一侧的底部铰接有操作头1-4。操作头1-4为现有产品，能够射出激光线的头体。

由于待加工轧辊10设置在条形平台9上，激光加工头1的运动必然都是要围绕条形平台9进行的，激光加工头1具有多自由度运动方式，它具有四种运动方式，第一种运动方式是能够实现沿条形平台9长度方向往复移动的过程，所述第一底板1-1设置在支撑架5上且其沿支撑架5的长度方向往复运动，第二种运动方式是能够实现沿条形平台9宽度方向往复移动的过程，即第一导板1-2在第一底板1-1上作出靠近或远离待加工轧辊10的水平移动动作。第三种运动方式是在竖直方向上作出靠近或远离条形平台9的直线运动，即第一导板1-2靠近待加工轧辊10的一端竖直设置有第二导板1-3，第二导板1-3在第一导板1-2上作出靠近或远离待加工轧辊10的竖直移动动作。第四种运动方式是操作头1-4还能够在第二导板1-3上实现自身转动动作。激光加工头1的运动动力通过伺服电机驱动，伺服电机设置个数根据具体情况设定。伺服电机的设置位置在第一底板1-1或第一导板1-2上。

进一步的，第二导板1-3朝向待加工轧辊10一侧的底部设置有旋转块1-5，旋转块1-5上设置有操作头1-4。操作头1-4安装在旋转块1-5上，实现操作头1-4左右倾斜角度的调整，调整范围为±85°，旋转块1-5在第二导板1-3的带动下在竖直方向上下移动，从而实现操作头1-4的上下运动，便于操作头1-4对焦。

进一步的，支撑架5的顶部设置有配合第一底板1-1的第一导轨11，从而使第一底板1-1通过第一导轨11在支撑架5上作出往复运动；第一底板1-1上设置有配合第一导板1-2的第二导轨12，从而使第一导板1-2通过第二导轨12在第一底板1-1上作出靠近或远离待加工轧辊10的水平移动动作。

进一步的，打磨头2为多自由度打磨头，多自由度打磨头包括第二下底板2-1、第二上底板2-2、旋转底座2-3、变频电机2-4和千叶轮2-5，总底座4上设置有配合第二下底板2-1的第三导轨13，第三导轨13的长度方向与条形平台9的长度方向同向，第二下底板2-1沿第三导轨13的长度方向往复滑动，第二下底板2-1的顶面上设置有第四导轨14，第二上底板2-2设置在第四导轨14上，第四导轨14的长度方向与条形平台9的宽度方向同向，第二上底板2-2沿第四导轨14的长度方向往复滑动，旋转底座2-3铰接在第二上底板2-2上，变频电机2-4设置在旋转底座2-3上，千叶轮2-5设置在变频电机2-4上，旋转底座2-3带动变频电机2-4作出转动动作。打磨头2的运动方式多样，能够实现沿条形平台9的长度方向或宽度方向的水平平移动作，还能够实现自身转动动作。打磨头2的各个运动方式由电机驱动，控制过程为现有技术。

进一步的，支撑架5包括上横梁5-1和两个立柱5-2，两个立柱5-2竖直并列设置在总底座4上，上横梁5-1水平设置在两个立柱5-2的顶部，两个立柱5-2为上横梁5-1起到支撑作用，上横梁5-1上加工有第一导轨11，第三导轨13设置在两个立柱5-2之间。

进一步的，条形平台9上沿其长度方向加工有配合尾顶8的多个连接孔15，便于尾顶8选择合适的连接孔15安装，当加工对象待加工轧辊10的尺寸不同时，尾顶8能够配合调整自身位置，调节方便且灵活，以使本实用新型能够满足不同尺寸的待加工轧辊10的加工过程。

进一步的，它包括激光冷水机16和激光控制柜17，激光冷水机16与激光控制柜17相连接，激光控制柜17与激光加工头1电连接。激光冷水机16和激光控制柜17的设置是为了配合激光加工头1，激光冷水机16和激光控制柜17均为市场能够购买到的现有产品，激光冷水机16通过激光控制柜17对激光加工头1起到冷却作用，激光控制柜17内安装有激光电源和激光控制器，激光冷水机16内安装有离子水滤芯。激光冷水机16和激光控制柜17配合激光加工头1实现对待加工轧辊10的激光合金化加工过程与现有激光合金化加工过程相同。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，机床控制柜3内设有机床控制器，上横梁5-1上安装有第一导轨11，第一底板1-1设置在第一导轨11上，第一底板1-1在伺服电机驱动下，通过上横梁5-1上安装的第一导轨11实现操作头1-4沿条形平台9长度方向的往复运动，操作头1-4还配合设置有旋转块1-5，旋转块1-5带动操作头1-4实现自身转动动作，便于操作头1-4对焦。操作头1-4在第一导板1-2的带动下作出沿条形平台9宽度方向的往复运动。上横梁5-1水平设置在两个立柱5-2的顶部，上横梁5-1通过两个立柱5-2支撑，两个立柱5-2通过焊接方式固定在总底座4，条形平台9焊接在总底座4上，条形平台9加工有多个连接孔15，多个连接孔15对称设置形成三十对螺栓孔，在条形平台9上通过螺栓孔可拆卸连接有尾顶8，待待加工轧辊10通过卡盘7装卡，卡盘7中心有中心定位顶尖，卡盘7与行星减速器20同轴连接。

具体实施方式三：如图2所示，第二导板1-3上安装有滚珠丝杆21，在伺服电机驱动下，实现操作头1-4和旋转块1-5的上下运动，伺服电机用于第一导板1-2，实现操作头1-4沿条形平台9宽度方向的往复运动。激光器用主变电柜置于机床控制柜3的后部，机床及附属设备变电柜固定在靠近机床控制柜3的一个立柱5-2上。待加工轧辊10经过激光加工头1的激光合金化后无需拆卸，再通过总底座4上的打磨头2直接实现打磨和抛光加工，通过变频电机2-4直接驱动千叶轮2-5转动进行打磨和抛光加工，第二下底板2-1和第二上底板2-2相互配合能够实现千叶轮2-5沿条形平台9的长度方向或宽度方向的水平平移动作，旋转底座2-3还能够实现千叶轮2-5的转动动作。激光加工头1和打磨头2互相独立工作，互不影响。其他未提及的内容与具体实施方式一或二相同。

工作过程：

将需要激光合金化的待加工轧辊10吊装到本实用新型上，通过卡盘7固定待加工轧辊10的一端，待加工轧辊10的另一端通过尾顶8顶紧，根据待加工轧辊10的长度调整尾顶8的位置，当调整后好尾顶8位置后，通过条形平台9上的连接孔15将尾顶8进行固定，在机床控制柜3上手动输入调节，使第一底板1-1和第一导板1-2带动操作头1-4移动到靠近待加工轧辊10的位置，再第二导板1-3的位置，使其带动操作头1-4下移更加靠近待加工轧辊10，激光加工头1的加工位置确定后，操作头1-4再通过旋转块1-5调整其自身的倾斜角度，满足加工的焦距要求，将程序输入机床控制柜3的机床控制器中，激光合金化参数通过激光控制柜17设定完毕，激光控制柜17控制操作头1-4实现待加工轧辊10的激光合金化自动加工；激光合金化加工后的待加工轧辊10无需转移到磨床上，直接利用打磨头2实现打磨抛光，打磨头2的位置调整与激光加工头1的调整过程同理，在第二下底板2-1、第二上底板2-2和旋转底座2-3相互配合下实现对千叶轮2-5的粗调整和细调整，使其靠近待加工轧辊10并处于合适的打磨角度，当千叶轮2-5调整整好打磨角度后，在变频电机2-4的驱动下，通过千叶轮2-5实现合金化后的待加工轧辊10表面的磨削和抛光加工，使待加工轧辊10获得尺寸和光洁度均符合要求的高寿命再制造轧辊。

Claims (8)

1.一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：激光加工头(1)、打磨头(2)、机床控制柜(3)、总底座(4)、支撑架(5)、行星减速器(6)、卡盘(7)、尾顶(8)和条形平台(9)，所述总底座(4)水平设置，机床控制柜(3)和支撑架(5)均设置在总底座(4)上，机床控制柜(3)的输出轴上套装有行星减速器(6)，行星减速器(6)的输出轴上套装有卡盘(7)，条形平台(9)设置在总底座(4)上，尾顶(8)可拆卸连接在条形平台(9)上，尾顶(8)与卡盘(7)之间设置有待加工轧辊(10)，支撑架(5)靠近条形平台(9)设置，支撑架(5)的长度方向与条形平台(9)的长度方向同向，激光加工头(1)设置在支撑架(5)上且其沿支撑架(5)的长度方向往复运动，总底座(4)上还设置有打磨头(2)，打磨头(2)靠近条形平台(9)设置，打磨头(2)沿总底座(4)的长度方向往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：激光加工头(1)为多自由度加工头，多自由度加工头包括第一底板(1-1)、第一导板(1-2)、第二导板(1-3)和操作头(1-4)，所述第一底板(1-1)设置在支撑架(5)上且其沿支撑架(5)的长度方向往复运动，第一导板(1-2)水平设置在第一底板(1-1)上且二者滑动配合，第一导板(1-2)在第一底板(1-1)上作出靠近或远离待加工轧辊(10)的水平移动动作，第一导板(1-2)靠近待加工轧辊(10)的一端竖直设置有第二导板(1-3)，第二导板(1-3)在第一导板(1-2)上作出靠近或远离待加工轧辊(10)的竖直移动动作，第二导板(1-3)朝向待加工轧辊(10)一侧的底部铰接有操作头(1-4)。

3.根据权利要求2所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：第二导板(1-3)朝向待加工轧辊(10)一侧的底部设置有旋转块(1-5)，旋转块(1-5)上设置有操作头(1-4)。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：支撑架(5)的顶部设置有配合第一底板(1-1)的第一导轨(11)，第一底板(1-1)上设置有配合第一导板(1-2)的第二导轨(12)。

5.根据权利要求4所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：打磨头(2)为多自由度打磨头，多自由度打磨头包括第二下底板(2-1)、第二上底板(2-2)、旋转底座(2-3)、变频电机(2-4)和千叶轮(2-5)，总底座(4)上设置有配合第二下底板(2-1)的第三导轨(13)，第三导轨(13)的长度方向与条形平台(9)的长度方向同向，第二下底板(2-1)沿第三导轨(13)的长度方向往复运动，第二下底板(2-1)的顶面上设置有第四导轨(14)，第二上底板(2-2)设置在第四导轨(14)上，第四导轨(14)的长度方向与条形平台(9)的宽度方向同向，第二上底板(2-2)沿第四导轨(14)的长度方向往复运动，旋转底座(2-3)铰接在第二上底板(2-2)上，变频电机(2-4)设置在旋转底座(2-3)上，千叶轮(2-5)设置在变频电机(2-4)上。

6.根据权利要求5所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：支撑架(5)包括上横梁(5-1)和两个立柱(5-2)，两个立柱(5-2)竖直并列设置在总底座(4)上，上横梁(5-1)水平设置在两个立柱(5-2)的顶部，上横梁(5-1)上加工有第一导轨(11)，第三导轨(13)设置在两个立柱(5-2)之间。

7.根据权利要求1所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：条形平台(9)上沿其长度方向加工有配合尾顶(8)的多个连接孔(15)。

8.根据权利要求1所述的一种用于轧辊激光合金化加工的成套设备，其特征在于：它包括激光冷水机(16)和激光控制柜(17)，激光冷水机(16)与激光控制柜(17)相连接，激光控制柜(17)与激光加工头(1)电连接。