本实用新型专利技术公开一种激光熔覆淬火综合加工装置，所述机械手的驱动端上设有激光加工组件，所述机械手一侧设有用于放置工件的工作台，所述工作台上设有用于工件冷却的热传导组件和驱动热传导组件在工件表面移动的驱动组件，所述激光加工组件包括设于机械手驱动端的转动架，所述转动架的一端设有激光毛化头，所述转动架的另一端设有激光头，所述激光头的一侧设有吸光层喷涂泵，所述吸光层喷涂泵用于喷射提高工件表面吸光率的吸光粉，所述激光头的另一侧设有冷却水泵，所述吸光层喷涂泵和冷却水泵均设于转动架上，本实用新型专利技术提供一种可对同一工件进行多道加工、对同一工件上不同区域的冷却和冷却时间的控制的激光熔覆淬火综合加工系统。
Laser cladding and quenching integrated processing device
【技术实现步骤摘要】
激光熔覆淬火综合加工装置
本技术涉及激光加工领域，具体涉及一种激光熔覆淬火综合加工装置。
技术介绍
目前，随着工业激光器发展，激光淬火与激光熔覆技术得到了越来越广泛得应用，激光淬火是利用激光将工件的加工表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，材料表面快速冷却至马氏体的相变点以下，从而使材料表面硬化的淬火技术，激光熔覆是在工件基层表面放置涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，而激光加工设备的制造成本高，现有激光加工机功能单一，只能进行激光熔覆或激光淬火的单一的加工，如果产品需要激光淬火后进行融覆，要更换激光加工设备，从而需要对待加工工件重新夹装、定位，操作不便，加工效率低，而工件在激光淬火和熔覆后需要进行冷却，受到空气温度影响较大，因工件存在不同的壁厚，且工件自冷时间较长，冷却速度不均匀并且难以理想值，无法保证对工件加工后的冷却效果，需要对工件进行区域性冷却。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种激光熔覆淬火综合加工装置，以实现在同一工位上的不同工序的加工和区域性冷却的控制性。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种激光熔覆淬火综合加工装置，包括机械手，所述机械手的驱动端上设有激光加工组件，所述机械手一侧设有用于放置工件的工作台，所述工作台上设有用于工件冷却的热传导组件和驱动热传导组件在工件表面移动的驱动组件，所述激光加工组件包括设于机械手驱动端的转动架，所述转动架的一端设有激光毛化头，所述转动架的另一端设有激光头，所述激光头的一侧设有用于提高工件表面吸光率的吸光层喷涂泵，所述激光头的另一侧设有冷却水泵，所述吸光层喷涂泵和冷却水泵均设于转动架上。本技术的优点在于：转动架一端设置激光头，实现工件表面激光熔覆和激光淬火的功能；转动架另一端激光毛化头的设置，在转动架旋转后，激光毛化头朝向工件加工表面，实现激光毛化的功能；吸光层喷涂泵的设置，在淬火前向待工件加工表面喷涂吸光粉，增加工件加工表面的吸光率，从而提高了淬火效率并减少了激光能量功耗；冷却水泵的设置，在完成激光淬火和激光熔覆后，冷却水泵工作，向淬火完毕后的工件表面喷水降温，以得到较深的马氏体层，同时吸光粉本身具有吸水性，增加了冷却效果；热传导组件进一步加快了工件的冷却速度和冷却时间，驱动组件使得热传导组件能够在工件表面移动，使得工件表面的冷却区域和冷却时长可控，并且对工件加工表面更好的冷却效果和更均匀的冷却面积。进一步，所述热传导组件包括与工件表面接触的冷却水路，所述冷却水路由热传导性高的金属管构成，通过以上改进，采用金属管与工件接触进行冷却，金属管本身具有较高的热传导性，并且水体在金属管内流动，保证与工件表面接触位置的冷却均匀。进一步，所述驱动组件包括横向设于工作台上的X轴机械手，所述驱动组件包括横向设于工作台上的X轴机械手，所述X轴机械手上设有纵向设置的Y轴机械手，所述Y轴机械手上设有竖向设置的Z轴机械手，所述热传导组件设于所述Z轴机械手的驱动端上，所述热传导组件在Y轴机械手的移动下抵靠或远离工件表面，通过以上改进，X轴机械手和Z轴机械手的设置，使得热传导组件可在工件表面横向和竖向移动，Y轴机械手的设置，使得热传导组件可随Y轴机械手的移动接触和远离工件表面，实现了对工件表面冷却区域和冷却时长的控制，同时增加了工件表面的冷却面积，当工件部分的壁厚不均，当热传导组件移动至工件上壁厚较厚的位置，Y轴机械手驱动热传导组件与工件表面接触并停留；当热传导组件移动至工件上壁厚较薄的位置，Y轴机械手驱动热传导组件与工件表面接触并快速收回，使工件表面能够得到均匀的冷却速度。进一步，所述热传导组件还包括设于Z轴机械手的驱动端一侧的冷铁，所述冷铁位于冷却水路下方，所述冷铁随Y轴机械手的移动与工件表面贴合，通过以上改进，冷铁的设置，加快了与工件的接触部位的冷却速度，并缩短工件上和其他壁厚薄的部位冷却的时间差。进一步，所述冷铁内设有并排布置的通孔，所述通孔内穿设有与冷却水路连通的水管，通过以上改进，冷铁内的水管和冷却水路连通，在冷却水路中的水经过热传导温度上升后，通过水管进入冷铁内冷却，形成水体循环。进一步，所述机械手为六轴机械手，通过以上改进，六轴机械手的响应时间短，动作迅速，速度快，并且在运转过程中不停顿，提高工作效率。进一步，所述激光加工组件还包括设于冷却水泵一侧的温度检测器，所述温度检测器用于控制驱动组件和冷却水泵，以实现热传到组件与工件之间的接触区域和接触时长，通过以上改进，温度检测器检测工件表面的温度，以发出信号控制冷却水泵的出水量和驱动组件的移动，当工件表面达到设定温度后，温度监测器发出信号，驱动组件带动热传导组件远离工件表面，冷却水泵停止出水，避免冷却速度过快导致工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力使工件变形或开裂，同时防止工件表面积水，增加装置的可靠性。进一步，所述冷却水路呈S型在Z轴机械手的驱动端上并排布置，通过以上改进，冷却水路呈S型并排布置，增加了冷却水路与工件的接触面积，从而提高了对工件的冷却效果。所述激光头具体包括本体，所述本体一端设有激光输入端，所述本体另一端设有激光输出端，所述本体内设有准直铜镜和聚焦铜镜组件，激光从所述激光输入端射入至准直铜镜、通过准直铜镜反射至聚焦铜镜组件的反射工位、最后由聚焦铜镜组件的反射工位反射后通过激光输出端射出，所述聚焦铜镜组件包括融覆聚焦铜镜、淬火聚焦铜镜、铜镜安装轴、驱动组，所述融覆聚焦铜镜和淬火聚焦铜镜安装在铜镜安装轴上，所述驱动组用于驱动铜镜安装轴转动以将融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜分别切换至反射工位。激光从激光输入端射入，通过准直铜镜反射至反射工位，反射工位上的聚焦铜镜组件包括融覆聚焦铜镜、淬火聚焦铜镜，通过驱动组驱动将括融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜切换至反射工位，最后从激光输出端射出，通过同一个激光头就可以对待加工工件进行淬火或融覆，无需切换设备，节省设备成本，同时无需对待加工工件重新夹持定位，操作简单，提高加工效率。作为激光头的一种改进，所述驱动组包括伺服电机、驱动齿轮、从动齿轮，所述伺服电机设置在本体上，所述驱动齿轮设置在伺服电机的转轴上，所述从动齿轮设置在铜镜安装轴的端部，所述驱动齿轮和从动齿轮啮合以使伺服电机驱动铜镜安装轴转动，通过所述改进，通过伺服电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动从动齿轮并驱动铜镜安装轴进行转动，铜镜安装轴通过转动将融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜转动至反射工位。作为激光头的一种改进，所述驱动齿轮和从动齿轮均为斜齿轮，所述伺服电机的轴线与铜镜安装轴的轴线垂直设置，通过所述改进，伺服电机的轴线与铜镜安装轴的轴线垂直，从而可以减小激光头的长度，使得激光头的结构紧凑。作为激光头一种改进，所述本体上设有旋转座，所述铜镜安装轴设置在旋转座内且与旋转座转动配合，所述旋转座的侧面设有进水口，所述旋转座内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光熔覆淬火综合加工装置，包括机械手(1)，其特征在于：所述机械手(1)的驱动端上设有激光加工组件，所述机械手(1)一侧设有用于放置工件的工作台(8)，所述工作台(8)上设有用于工件冷却的热传导组件(9)和驱动热传导组件(9)在工件表面移动的驱动组件(10)，所述激光加工组件包括设于机械手(1)驱动端的转动架(2)，所述转动架(2)的一端设有激光毛化头(3)，所述转动架(2)的另一端设有激光头(4)，所述激光头(4)的一侧设有吸光层喷涂泵(5)，所述吸光层喷涂泵(5)用于喷射提高工件表面吸光率的吸光粉，所述激光头(4)的另一侧设有冷却水泵(6)，所述吸光层喷涂泵(5)和冷却水泵(6)均设于转动架(2)上。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆淬火综合加工装置，包括机械手(1)，其特征在于：所述机械手(1)的驱动端上设有激光加工组件，所述机械手(1)一侧设有用于放置工件的工作台(8)，所述工作台(8)上设有用于工件冷却的热传导组件(9)和驱动热传导组件(9)在工件表面移动的驱动组件(10)，所述激光加工组件包括设于机械手(1)驱动端的转动架(2)，所述转动架(2)的一端设有激光毛化头(3)，所述转动架(2)的另一端设有激光头(4)，所述激光头(4)的一侧设有吸光层喷涂泵(5)，所述吸光层喷涂泵(5)用于喷射提高工件表面吸光率的吸光粉，所述激光头(4)的另一侧设有冷却水泵(6)，所述吸光层喷涂泵(5)和冷却水泵(6)均设于转动架(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆淬火综合加工装置，其特征在于：所述热传导组件(9)包括与工件表面接触的冷却水路(9.1)，所述冷却水路(9.1)由热传导性高的金属管构成。
3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆淬火综合加工装置，其特征在于：所述驱动组件(10)包括横向设于工作台(8)上的X轴机械手(10.1)，所述X轴机械手(10.1)上设有纵向设置的Y轴机械手(10.2)，所述Y轴机械手(10.2)上设有竖向设置的Z轴机械手(10.3)，所述热传导组件(9)设于所述Z轴机械手(10.3)的驱动端上，所述热传导组件(9)随Y轴机械手(10.2)的移动贴合或远离工件表面。
4.根据权利要求2所述的一种激光熔覆淬火综合加工装置，其特征在于：所述冷却水路(9.1)在Z轴机械手(10.3)的驱动端上呈S型并排布置。
5.根据权利要求1所述的一种激光熔覆淬火综合加工装置，其特征在于：所述热传导组件(9)还包括设于Z轴机械手(10.3)的驱动端的冷铁(9.2)，所述冷铁(9.2)位于冷却水路(9.1)下方，所述冷铁(9.2)随Y轴机械手(10.2)的移动与工件表面贴合。
6.根据权利要求1所述的一种激光熔覆淬火综合加工装置，其特征在于：所述激光加工组件还包括设于冷却水泵(6)一侧的温度检测器(7)，所述温度检测器(7)用于控制驱动组件(10)移动，以控制热传导组件(9)与工件之间的接触区域和接触时长。
7.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，夏志新，余建平，
申请(专利权)人：宁波中物东方光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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