CN213570744U - 激光熔覆薄涂层设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例属于材料加工领域，特别涉及一种激光熔覆薄涂层设备，包括：床身、机头、尾座、操作台、转台、支撑组件、连接板和喷嘴固定装置；床身具有第一轨道侧和第二轨道侧，第一、第二轨道侧匀朝Y轴方向延伸形成；机头、操作台和尾座沿Y轴方向依次相设置于第一轨道侧上，操作台沿Y轴方向可滑动；转台可转动地设置于操作台远离第一轨道侧的一侧；支撑组件设置于第二轨道侧，支撑组件沿Z轴方向延伸形成，支撑组件沿Y轴方向可滑动；连接板沿Z轴方向可滑动；喷嘴固定装置设置于连接板上，喷嘴固定装置沿X轴方向可滑动。同现有技术相比，可实现对零件的圆柱面或平面任意路径的设计，以及实现在任意路径熔覆时的快速切换。

Description

激光熔覆薄涂层设备

技术领域

本实用新型的实施例属于材料加工领域，具体地说涉及一种激光熔覆薄涂层设备。

背景技术

激光熔覆技术是以激光作为能源加热原材料在基材表面形成熔融，然后快速凝固成涂层的技术。激光熔覆涂层有着与基材冶金结合以及稀释率低的优点。因此相较于其他工艺制造的涂层，激光熔覆涂层更耐磨。而相较于同种的堆焊工艺，激光熔覆涂层低的稀释率可以降低涂层单层的有效厚度从而降低表面原材料成本以及后期机加工的成本。

激光熔覆涂层已经广泛用于零件表面强化以及再制造。而目前流行的是传统的激光熔覆工艺以及比较前沿的高速激光熔覆工艺。前者是在基材表面形成熔池快速凝固成涂层，后者是预先熔融粉末材料然后在基材表面快速凝固成涂层，两种涂层都能与基材进行很好的冶金结合。而传统的激光熔覆工艺对基材的热输入大，这会造成后期零件整体的变形，这就需要有足够量厚度的涂层来应对后期的机加工。而高速激光熔覆工艺对基材的热输入量小，零件整体的热变形量也小，可能都可以忽略不计，这只要后期精磨加工就可以得到成品零件。但是现今高速激光熔覆的涂层单层厚度普遍相对较薄，而对于大多应用领域来说可能并不适用。所以针对这些应用的做法就多层堆积高速激光熔覆涂层来增加涂层的整体厚度。同时这样也变相降低了整体的生产效率，并且假若在一些类似马氏体不锈钢涂层上再进行二次的涂层堆焊则很容易造成涂层的整体开裂。所以针对于应用层面，可能就更需要考虑的是单层激光熔覆层厚度。即单层的激光熔覆层就要达到应用的效果，而不应该单纯得去追求高速。

为了应对这样的激光熔覆涂层应用，就提出了一个新的概念，即激光熔覆薄层工艺。这个概念不应该局限于单层激光熔覆的速度，而是从应用出发，最终在基材表面得到的涂层的状态决定的。而基材表面涂层的最终状态实际上还是会回到基材表面形成的熔池状态的讨论。

而无论基材表面的熔池是由于传统激光熔覆形成的还是高速激光熔覆形成的，实际上都是需要在表面加工过程中维持其状态的稳定性。这就不仅仅要考虑整体设备运行的稳定性，还得考虑到熔覆终端，即熔覆头出粉以及基材表面熔融/凝固过程的稳定性。这种稳定性会随着熔覆头终端运动的速度的增加而相对下降。圆柱体零件表面的激光熔覆路径往往是螺旋式或者其他类螺旋式的，这种熔覆路径只需要控制外部旋转轴的转速，熔覆头只需要以一个相对较低的速度进行运行，这样组合下的运动就可以得到一个螺旋或者类螺旋的激光熔覆路径。由于这种激光熔覆路径应用于太过于广泛，所以大多应用于激光熔覆的机床(尤其是高速激光熔覆)仅仅只考虑了激光熔覆圆柱的路径应用，外部的旋转轴和熔覆头的平移轴并未完全进行联动，这样就不适用于一些圆柱表面复杂的路径行走，同时也不适用于一些类似非圆柱表面的高速激光熔覆工艺。

仅针对于目前可实现的圆柱表面简单的熔覆路径，所以可实现的路径比较简单，这样实际上不利于激光熔覆工艺的开发以及后期的应用。而目前全球针对制造业在环保方面的严格要求，所以一些类似于电镀工艺必定要被取代。而激光熔覆实际上是一种目前综合性能以及未来发展潜力都不错的工艺之一，而针对于一些非柱面的薄层激光熔覆工艺势必会开发出来，而目前已有的激光熔覆设备实际上不适合快速应对此类切换同时也不适合用于此类涂层的开发应用。

实用新型内容

本实用新型的实施例的目的在于提供一种激光熔覆薄涂层设备，可实现四周联动，进而实现对圆柱面或平面任意路径的设计，以及实现在任意路径熔覆时的快速切换。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种激光熔覆薄涂层设备，包括：

床身，具有第一轨道侧、与所述第一轨道侧相邻的第二轨道侧；所述第一轨道侧和所述第二轨道侧匀朝Y轴方向延伸形成，且彼此相互垂直；

机头和尾座，沿所述Y轴方向彼此相对设置于所述第一轨道侧上，用于夹持待加工零件；所述机头还用于驱动待加工零件进行转动；

操作台，设置于所述第一轨道侧，并位于所述机头和尾座之间；所述操作台沿所述Y轴方向可滑动；

转台，可转动地设置于所述操作台远离所述第一轨道侧的一侧；

支撑组件，设置于所述第二轨道侧，所述支撑组件沿Z轴方向延伸形成，所述支撑组件沿所述Y轴方向可滑动；

连接板，设置于所述支撑组件上；所述连接板沿所述Z轴方向可滑动；

喷嘴固定装置，设置于所述连接板上；所述喷嘴固定装置沿X轴方向可滑动。

本实用新型的实施例相对于现有技术而言，借助于操作台沿Y轴方向的滑动、喷嘴固定装置沿X轴方向的滑动、连接板沿Z轴方向的滑动，以及机头驱动待加工零件的转动和转台的转动，使得本实施方式的激光熔覆薄涂层设备，可实现四周联动，进而实现对零件的圆柱面或平面任意路径的设计，以及实现在任意路径熔覆时的快速切换。

另外，所述机头包括：

主轴箱，设置于所述第一轨道侧；

卡盘，设置于所述主轴箱相对于所述尾座的一侧；

驱动部件，设置于所述主轴箱内，并沿所述Y轴方向具有一与所述卡盘同轴连接的主轴；所述驱动部件用于驱动所述卡盘旋转。

另外，所述主轴箱可滑动地设置于所述第一轨道侧。

另外，所述尾座包括：

座本体，设置于所述第一轨道侧；所述座本体远离所述第一轨道侧的一侧为平行于所述第一轨道侧的基准侧；

液压缸体，设置于所述基准侧上；所述液压缸体；所述液压缸体相对于所述卡盘的一侧具有一与所述卡盘同轴的夹紧件。

另外，所述座本体可滑动地设置于所述第一轨道侧上。

另外，所述操作台包括：

底座，可滑动地设置于所述第一轨道侧上；

台本体，设置于所述底座远离所述第一轨道侧的一侧；

台板，设置于所述台本体远离所述底座的一侧；所述台板远离所述台本体的一侧为固定侧，所述转台可转动地设置于所述固定侧上

驱动元件，设置于所述台本体内，并沿Z轴方向具有一穿过所述台板的驱动轴，所述驱动元件与所述转台同轴连接；所述驱动元件用于驱动所述转台旋转。

另外，所述支撑组件包括：

支撑座，可滑动地设置于所述第二轨道侧上；

支撑梁，沿所述Z轴方向竖直设置于所述支撑座上；所述支撑梁沿平行于所述X轴方向的任意一侧为第三轨道侧，所述第三轨道侧沿Z轴方向竖直延伸形成，所述连接板可滑动地设置于所述第三轨道侧上。

另外，所述连接板背离所述第三轨道侧的一侧与所述喷嘴固定装置滑动连接。

另外，所述激光熔覆薄涂层设备包括：

托架，设置于所述第一轨道侧，并位于所述操作台和所述尾座之间。

另外，所述托架包括：

底板，可滑动地设置于所述第一轨道侧上；

架体，沿所述Z轴方向与所述底板相对设置；所述架体远离所述底板的一侧为一内凹的弧面；

连接件，设置于所述架体和所述底板之间，分别与所述底板和所述架体相连；

第一滚动支撑体和第二滚动支撑体，沿所述弧面的弧长方向彼此相对设置于所述弧面的两端。

附图说明

图1为本实用新型第一实施方式的激光熔覆薄涂层设备的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施方式中托架的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施方式中支撑座的内部结构示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及激光熔覆薄涂层设备，如图1所示，包括：床身1、机头2、尾座3、操作台4、转台5、支撑组件6、连接板7和喷嘴固定装置8。

首先，在本实施方式中，如图1所示，床身1具有第一轨道侧11、与第一轨道侧11相邻的第二轨道侧12，且第一轨道侧11和第二轨道侧12匀朝Y轴方向延伸形成，且彼此相互垂直。同时，在本实施方式中，如图1所示，机头2和尾座3沿Y轴方向彼此相对设置于第一轨道侧11上，用于夹持待加工零。并且，机头1还用于驱动待加工零件进行转动。

其次，在本实施方式中，如图1所示，操作台4设置于第一轨道侧11，并位于机头2和尾座3之间，操作台4沿Y轴方向可滑动。另外，在本实施方式中，如图1所示，转台5可转动地设置于操作台4远离第一轨道侧11的一侧。

最后，在本实施方式中，如图1所示，支撑组件6设置于第二轨道侧12，支撑组件6沿Z轴方向延伸形成，支撑组件6沿Y轴方向可滑动。而连接板7在本实施方式中，如图1所示，设置于支撑组件6上，且该连接板6沿Z轴方向可滑动。同时，喷嘴固定装置8设置于连接板7上，并且，喷嘴固定装置8沿X轴方向可滑动。

通过上述内容不难看出，借助于操作台4沿Y轴方向的滑动、喷嘴固定装置8沿X轴方向的滑动、连接板沿Z轴方向的滑动，以及机头2驱动待加工零件的转动和转台5的转动，使得本实施方式的激光熔覆薄涂层设备，可实现四周联动，进而实现对圆柱面或平面任意路径的设计，以及实现在任意路径熔覆时的快速切换。

具体地说，在本实施方式中，如图1所示，第一轨道侧11和第二轨道12采用的均为直线轨道。且机头2包括：主轴箱21、卡盘22和驱动部件(图中围标四)。其中，主轴箱21设置于第一轨道侧11，而卡盘22设置于主轴箱21相对于尾座3的一侧，可用于实现对轴零件的夹持固定。而驱动部件采用的是电机，且电机设置于主轴箱21内，并沿Y轴方向，该电机具有一与卡盘同轴连接的主轴，从而使得该电机可通过主轴驱动卡盘22进行旋转，进而使得卡盘22可驱动轴零件绕自身方向进行旋转。并且，需要说明的是，主轴箱21还可滑动地设置于第一轨道侧11，从而使得主轴箱21还可沿Y轴方向进行直线滑动，确保主轴箱21可根据轴零件的长度调节在床上1上的位置。

另外，值得一提的是，在本实施方式中，如图1所示，尾座3包括：座本体31和液压缸体32。其中，座本体31设置于第一轨道侧11上，并且，座本体31远离第一轨道侧11的一侧为一平行于第一轨道侧11的基准侧(图中未表示)。且液压缸体32设置于基准侧上，同时，液压缸体32相对于卡盘22的一侧具有一与卡盘22同轴设置的夹紧件(图中未表示)，并且，在本实施方式中，该夹紧件为一与液压缸体32连接的顶针，使得顶针可借助于液压缸体32的驱动力，并配合卡盘22可沿轴类零件的轴线方向实现对轴类零件的定位。

并且，在本实施方式中，如图1所示，座本体31可滑动地设置于第一轨道侧11上，操作台4包括：底座41、台本体42、台板43和驱动元件(图中未表示)。其中，底座41可滑动地设置于第一轨道侧11上，台本体42设置于底座41远离第一轨道侧11的一侧，而台板43设置于台本体42远离底座41的一侧，同时，台板43远离台本体42的一侧为固定侧(图中未标示)，转台5可转动地设置于固定侧上。另外，驱动元件(图中未表示)设置于台本体42内，并沿Z轴方向具有一穿过台板43的驱动轴(图中未表示)，在实际应用时，该驱动元件可采用电机，且电机的驱动轴可与转台5同轴连接，使得驱动元件可通过驱动轴直接驱动转台绕转台的轴线方向旋转。

此外，在本实施方式中，为了使连接板7可沿Z轴方向滑动，在本实施方式中，如图1所示，支撑组件6包括：支撑座61和支撑梁62。其中，支撑座61可滑动地设置于第二轨道侧12上，而支撑梁62沿Z轴方向竖直设置于支撑座61上，并且，该支撑梁62沿平行于X轴方向的任意一侧为第三轨道侧621，第三轨道侧621沿Z轴方向竖直延伸形成，连接板7可滑动地设置于第三轨道侧621上。

并且，需要说明的是，作为优选地方案，为了能够使得连接板7和支撑座61分别实现沿Z轴和沿Y轴方向上的自动滑移，在本实施方式中，如图1和图3所示，还可在支撑座61内设置第一直线驱动装置10和第二直线驱动装置20。即结合图2所示，第一直线驱动装置10包括：设置于支撑座61内设置第一电机101、沿Z轴方向与第一电机101的主轴连接滚珠丝杆102，并且滚珠丝杆102可穿设于支撑梁62的内部，同时，连接板7相对于第三轨道侧621的一侧具有一与滚珠丝杆102的滑动套连接的凸起71，从而在实际应用时，可在第一电机101的驱动作用下，使得滚珠丝杆102可驱动连接板7实现沿Z轴方向的自动滑移。同时第二驱动装置20包括：第二电机201、套接于第二电机201的主轴203上的齿轮202，同时，为了配合齿轮202，床上1沿第二轨道侧12还设有与齿轮202啮合的齿条(图中未标示)，从而在实际应用时，借助第二电机201对齿轮202的驱动，使得整个支撑座61可在齿轮202与齿条的啮合作用下，实现沿Y轴方向上的自动滑移。

另外，值得一提的是，连接板7背离第三轨道侧621的一侧还与喷嘴固定装置8滑动连接，即在连接板7背离第三轨道侧621的一侧为与连接板7滑动连接的第四轨道侧，从而使得喷嘴固定装置8可根据实际熔覆需求，沿X轴方向对喷嘴的位置进行调节，以达到最优的熔覆位置。

最后，最为优选地方案，如图1所示，本实施方式的激光熔覆薄涂层设备包括：托架9。该托架9设置于床身1的第一轨道侧11，且该托架9位于操作台4和尾座3之间。

具体地说，结合图2所示，该托架9包括：底板91、架体92、连接件93、第一滚动支撑体94和第二滚动支撑体95。其中，底板91可滑动地设置于第一轨道侧11上，其次，架体92沿Z轴方向与底板91相对设置，并且架体92远离底板91的一侧为一内凹的弧面921；另外，如图2所示，连接件93设置于架体92和底板91之间，且分别与底板91和架体92相连。最后，第一滚动支撑体94和第二滚动支撑体95沿弧面921的弧长方向彼此相对设置于弧面921的两端，并且，在本实施方式中，第一滚动支撑体94的端部为可滚动的第一万向球941，而第二滚动支撑体95的端部为可滚动地第二万向球951。由此不难看出，通过托架9上的第一滚动支撑体94和第二滚动支撑体95可实现对轴类零件的承托，同时通过第一万向球941和第二万向球951对轴类零件承托，可对轴类零件的中轴线进行矫正，从而使得卡盘22在带动轴类零件进行旋转的过程中，可避免出现跳动的现象，从而进一步提高激光熔覆时的质量。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，包括：

床身，具有第一轨道侧、与所述第一轨道侧相邻的第二轨道侧；所述第一轨道侧和所述第二轨道侧均朝Y轴方向延伸形成，且彼此相互垂直；

机头和尾座，沿所述Y轴方向彼此相对设置于所述第一轨道侧上，用于夹持待加工零件；所述机头还用于驱动待加工零件进行转动；

操作台，设置于所述第一轨道侧，并位于所述机头和尾座之间；所述操作台沿所述Y轴方向可滑动；

转台，可转动地设置于所述操作台远离所述第一轨道侧的一侧；

支撑组件，设置于所述第二轨道侧，所述支撑组件沿Z轴方向延伸形成，所述支撑组件沿所述Y轴方向可滑动；

连接板，设置于所述支撑组件上；所述连接板沿所述Z轴方向可滑动；

喷嘴固定装置，设置于所述连接板上；所述喷嘴固定装置沿X轴方向可滑动。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述机头包括：

主轴箱，设置于所述第一轨道侧；

卡盘，设置于所述主轴箱相对于所述尾座的一侧；

驱动部件，设置于所述主轴箱内，并沿所述Y轴方向具有一与所述卡盘同轴连接的主轴；所述驱动部件用于驱动所述卡盘旋转。

3.根据权利要求2所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述主轴箱可滑动地设置于所述第一轨道侧。

4.根据权利要求2所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述尾座包括：

座本体，设置于所述第一轨道侧；所述座本体远离所述第一轨道侧的一侧为平行于所述第一轨道侧的基准侧；

液压缸体，设置于所述基准侧上；所述液压缸体相对于所述卡盘的一侧具有一与所述卡盘同轴的夹紧件。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述座本体可滑动地设置于所述第一轨道侧上。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述操作台包括：

底座，可滑动地设置于所述第一轨道侧上；

台本体，设置于所述底座远离所述第一轨道侧的一侧；

台板，设置于所述台本体远离所述底座的一侧；所述台板远离所述台本体的一侧为固定侧，所述转台可转动地设置于所述固定侧上；

驱动元件，设置于所述台本体内，并沿Z轴方向具有一穿过所述台板的驱动轴，所述驱动元件与所述转台同轴连接；所述驱动元件的用于驱动所述转台旋转。

7.根据权利要求1所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述支撑组件包括：

支撑座，可滑动地设置于所述第二轨道侧上；

支撑梁，沿所述Z轴方向竖直设置于所述支撑座上；所述支撑梁沿平行于所述X轴方向的任意一侧为第三轨道侧，所述第三轨道侧沿Z轴方向竖直延伸形成，所述连接板可滑动地设置于所述第三轨道侧上。

8.根据权利要求7所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述连接板背离所述第三轨道侧的一侧与所述喷嘴固定装置滑动连接。

9.根据权利要求1所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述激光熔覆薄涂层设备包括：

托架，设置于所述第一轨道侧，并位于所述操作台和所述尾座之间。

10.根据权利要求9所述的激光熔覆薄涂层设备，其特征在于，所述托架包括：

底板，可滑动地设置于所述第一轨道侧上；

架体，沿所述Z轴方向与所述底板相对设置；所述架体远离所述底板的一侧为一内凹的弧面；

连接件，设置于所述架体和所述底板之间，分别与所述底板和所述架体相连；

第一滚动支撑体和第二滚动支撑体，沿所述弧面的弧长方向彼此相对设置于所述弧面的两端。

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