一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机及加工方法技术

本发明专利技术提供了一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，包括底座，底座上设有X轴移动工作台，X轴移动工作台上设有固定机构，固定机构上设有主轴旋转电机，底座的一侧设有立柱，立柱上设有Y轴移动工作台，Y轴移动工作台上分别通过Z1驱动机构和Z2驱动机构连接Z1轴移动工作台和Z2轴移动工作台，Z1轴移动工作台和Z2轴移动工作台上均通过角度旋转机构连接焊接头。该发明专利技术采用双焊接头能同时对凸轮两侧进行自动焊接，且能够自动找准焊接位置并自动调整焊接头焊接焦点到凸轮轴轴线的Z轴向垂直距离、Y轴向进给距离以及焊接头与凸轮轴轴线夹角以达到焊接的最佳焊接位置，将现有依靠锻造或者铸造成型的凸轮轴改善为焊接成型的凸轮轴。

Double sided laser welding machine for camshaft processing and processing method thereof

The invention provides a double-sided laser welding machine for processing the camshaft, including a base, a X axis moving worktable on the base, a fixed mechanism on the X axis moving worktable, a spindle rotating motor on the fixed mechanism, a vertical column on one side of the base, a Y axis moving table on the column, and a moving table on the Y axis. The Z1 drive mechanism and the Z2 drive mechanism are respectively connected to the Z1 axis moving worktable and the Z2 axis moving worktable. The Z1 axis mobile worktable and the Z2 axis mobile worktable are all connected by the angle rotating mechanism to connect the welding head. The invention adopts double welding joint to automatically weld the two sides of the cam at the same time, and can automatically detect the welding position and automatically adjust the Z axial vertical distance of the welding focus to the axis of the camshaft, the Y axial feed distance and the angle between the welding head and the axis of the camshaft to achieve the best welding position. The camshaft made or cast is improved to be a camshaft formed by welding.

【技术实现步骤摘要】
一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机及加工方法
本专利技术属于汽车零部件制造加工
，具体涉及一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机及加工方法。
技术介绍
凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作，虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高。而现有的凸轮轴的加工技术仍然停留在最为基础的去除金属材料的方法上，即以其中最大的凸轮直径为参考，选择毛坯轴材料，或者锻造出粗毛坯料，然后再以轴两端的中心孔位旋转基准，通过车削、磨削等工艺最终成型，该工艺方法不仅导致加工周期长，而且浪费加工材料，另外一旦有新的凸轮轴市场需要时，一则要更改锻造模具，二则要定制加工机床，不利于新产品的开发和不满足市场响应速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有凸轮轴加工工艺周期长、制造成本高，且不利于新产品的开发和不满足市场响应速度的问题。为此，本专利技术提供了一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，包括底座，所述底座上滑动设置有X轴移动工作台，所述X轴移动工作台上设有用于固定凸轮轴的固定机构，所述固定机构上设有驱动凸轮轴绕其轴线旋转的主轴旋转电机，所述底座的一侧设有立柱，所述立柱上设有通过Y向驱动机构驱动的Y轴移动工作台，所述Y轴移动工作台上沿X轴向并排间隔设置有Z1驱动机构和Z2驱动机构，所述Z1驱动机构和Z2驱动机构上分别沿Z轴方向活动连接有Z1轴移动工作台和Z2轴移动工作台，所述Z1轴移动工作台和Z2轴移动工作台上均通过角度旋转机构连接有一个焊接头。进一步的，所述底座上沿X轴向具有上下料工位和焊接工位，且底座的长度不小于两个X轴移动工作台的长度之和，所述立柱位于底座的焊接工位一侧。进一步的，所述固定机构包括固定在X轴移动工作台一端的三爪回转卡盘和滑动设置在X轴移动工作台另一端的气动回转顶针，所述三爪回转卡盘和气动回转顶针对称设置，且凸轮轴的两端分别与三爪回转卡盘和气动回转顶针顶紧。进一步的，所述Y轴移动工作台包括Y1移动工作台和Y2移动工作台，所述Y1移动工作台设置在立柱上，所述Y2移动工作台设置在Y1移动工作台上，所述Z1轴移动工作台设置在Y1移动工作台上，所述Z2轴移动工作台设置在Y2移动工作台上；所述Y向驱动机构包括Y1驱动电机和Y2驱动电机，Y1驱动电机与Y1移动工作台连接，Y2驱动电机与Y2移动工作台连接。进一步的，所述Z2驱动机构包括Z向驱动模组和X向驱动模组。进一步的，所述Z1轴移动工作台上设有检测相机和位移传感器组件，所述检测相机和位移传感器组件位于两个所述焊接头之间。进一步的，所述Z1轴移动工作台上通过第二驱动气缸连接有激光位移传感器，所述激光位移传感器位于两个所述焊接头之间，且激光位移传感器的激光发射口朝向凸轮轴。另外，本专利技术还提供了采用上述双面激光焊接机加工凸轮轴的加工方法，包括如下步骤：1)将待加工的凸轮轴通过固定机构固定在X轴移动工作台上，移动X轴移动工作台至立柱处。2)通过Y向驱动机构驱动Y轴移动工作台向凸轮轴移动来调整两个焊接头焊接焦点到凸轮轴轴线的Y轴方向进给距离。3)通过Z1驱动机构和Z2驱动机构分别驱动Z1轴移动工作台和Z2轴移动工作台在Z轴方向移动来调整两个焊接头焊接焦点到凸轮轴轴线的Z轴方向垂直距离。4)通过角度旋转机构调节两个焊接头与凸轮轴轴线夹角，使得两个焊接头的焊接焦点光斑分别位于凸轮的两侧，且两个焊接焦点光斑所构成的直线与凸轮轴轴线平行。5)两个焊接头的焊接位置调整完成后，主轴旋转电机驱动凸轮轴旋转，两个焊接头对凸轮轴上的凸轮两侧同时进行焊接加工。进一步的，在两个焊接头之间设置用于对凸轮轴焊缝位置进行识别检测的检测相机和位移传感器组件，并将识别检测的焊缝信息反馈至控制系统，控制系统根据焊缝信息与理论信息的差异控制调整两个焊接头的位置至最佳焊接位置。进一步的，在两个焊接头之间设置激光位移传感器，激光位移传感器在凸轮轴旋转一周过程中采取若干个位移值，并将采取的位移值与基准圆数值进行换算得到补偿值，根据补偿值通过Z1驱动机构和Z2驱动机构调整两个焊接头位置而完成凸轮轴焊接时的径向跳动检测及随动补偿。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机结构简单，采用双焊接头能同时对凸轮轴上的凸轮两侧进行自动焊接，而且对于需要焊接的凸轮两侧能够自动找准焊接位置并自动调整焊接头焊接焦点到凸轮轴轴线的Z轴方向垂直距离、Y轴方向进给距离以及焊接头与凸轮轴轴线的夹角以达到焊接的最佳焊接位置，改变了现有的凸轮轴成型制造工艺，将现有依靠锻造或者铸造成型的凸轮轴改善为焊接成型的凸轮轴。(2)本专利技术提供的这种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机通过配合设置位移传感器组件和激光位移传感器，能够实现凸轮轴加工过程中的自动检测定位，以及保证凸轮轴多处圆周焊缝的径向跳动检测和随动补偿。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术双面激光焊接机的主视图；图2是本专利技术双面激光焊接机的俯视图；图3是本专利技术双面激光焊接机的侧视图；图4是本专利技术中X轴移动工作台的装配结构主视图；图5是本专利技术中X轴移动工作台的装配结构俯视图；图6是本专利技术中立柱装配的主视图；图7是本专利技术中立柱装配的俯视图；图8是图6中沿A-A方向的剖视图。附图标记说明：1、底座；2、上下料工位；3、焊接工位；4、三爪回转卡盘；5、凸轮轴；6、X轴移动工作台；7、气动回转顶针；8、Z1驱动机构；9、焊接头；10、Z2驱动机构；11、Y2驱动电机；12、立柱；13、Y1驱动电机；14、Y1移动工作台；15、角度旋转机构；16、激光位移传感器；17、Z1轴移动工作台；18、Z2轴移动工作台；19、位移传感器组件；20、Y2移动工作台；21、主轴旋转电机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，包括底座1，所述底座1上滑动设置有X轴移动工作台6，所述X轴移动工作台6上设有用于固定凸轮轴5的固定机构，所述固定机构上设有驱动凸轮轴5绕其轴线旋转的主轴旋转电机21，所述底座1的一侧设有立柱12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上滑动设置有X轴移动工作台(6)，所述X轴移动工作台(6)上设有用于固定凸轮轴(5)的固定机构，所述固定机构上设有驱动凸轮轴(5)绕其轴线旋转的主轴旋转电机(21)，所述底座(1)的一侧设有立柱(12)，所述立柱(12)上设有通过Y向驱动机构驱动的Y轴移动工作台，所述Y轴移动工作台上沿X轴向并排间隔设置有Z1驱动机构(8)和Z2驱动机构(10)，所述Z1驱动机构(8)和Z2驱动机构(10)上分别沿Z轴方向活动连接有Z1轴移动工作台(17)和Z2轴移动工作台(18)，所述Z1轴移动工作台(17)和Z2轴移动工作台(18)上均通过角度旋转机构(15)连接有一个焊接头(9)。

【技术特征摘要】
1.一种用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上滑动设置有X轴移动工作台(6)，所述X轴移动工作台(6)上设有用于固定凸轮轴(5)的固定机构，所述固定机构上设有驱动凸轮轴(5)绕其轴线旋转的主轴旋转电机(21)，所述底座(1)的一侧设有立柱(12)，所述立柱(12)上设有通过Y向驱动机构驱动的Y轴移动工作台，所述Y轴移动工作台上沿X轴向并排间隔设置有Z1驱动机构(8)和Z2驱动机构(10)，所述Z1驱动机构(8)和Z2驱动机构(10)上分别沿Z轴方向活动连接有Z1轴移动工作台(17)和Z2轴移动工作台(18)，所述Z1轴移动工作台(17)和Z2轴移动工作台(18)上均通过角度旋转机构(15)连接有一个焊接头(9)。2.如权利要求1所述的用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：所述底座(1)上沿X轴向具有上下料工位(2)和焊接工位(3)，且底座(1)的长度不小于两个X轴移动工作台(6)的长度之和，所述立柱(12)位于底座(1)的焊接工位(3)一侧。3.如权利要求1所述的用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：所述固定机构包括固定在X轴移动工作台(6)一端的三爪回转卡盘(4)和滑动设置在X轴移动工作台(6)另一端的气动回转顶针(7)，所述三爪回转卡盘(4)和气动回转顶针(7)对称设置，且凸轮轴(5)的两端分别与三爪回转卡盘(4)和气动回转顶针(7)顶紧。4.如权利要求1所述的用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：所述Y轴移动工作台包括Y1移动工作台(14)和Y2移动工作台(20)，所述Y1移动工作台(14)设置在立柱(12)上，所述Y2移动工作台(20)设置在Y1移动工作台(14)上，所述Z1轴移动工作台(17)设置在Y1移动工作台(14)上，所述Z2轴移动工作台(18)设置在Y2移动工作台(20)上；所述Y向驱动机构包括Y1驱动电机(13)和Y2驱动电机(11)，Y1驱动电机(13)与Y1移动工作台(14)连接，Y2驱动电机(11)与Y2移动工作台(20)连接。5.如权利要求1所述的用于凸轮轴加工的双面激光焊接机，其特征在于：所述Z2驱动机构(10)包括Z向驱动模组和X向驱动模组。6.如权利要求1所述的用于凸轮轴加工的双面激光焊接机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，叶祖福，荣晶，吴苶，
申请(专利权)人：华工法利莱切焊系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42