在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备及方法技术

本发明专利技术涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，包括主轴机箱、设备底座、尾座顶尖、横移立柱、探测器悬臂、第一探测器、第二探测器、工作头悬臂、激光器以及送粉器；探测器悬臂固定在所述横移立柱的一侧，第一探测器和第二探测器并行固定在探测器悬臂的前端，工作头悬臂固定在横移立柱的顶部，激光器以及送粉器安装在工作头悬臂上。本装置采用非接触式的光电探测器，在线测量工件直径，自动绘制出工件实际尺寸图，根据修复后的尺寸，计算出各处需要的熔覆层厚度，自动调节行走速度、送粉(丝)速度等参数，形成一个闭环控制，确保工件熔覆后的尺寸一致，最大的节约耗材，便于后期加工。

Laser cladding equipment and method for on-line automatic measurement of workpiece size and cladding thickness before cladding

【技术实现步骤摘要】
在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备及方法
本专利技术涉及激光熔覆
，尤其涉及一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备及方法。
技术介绍
目前在制造行业中，激光熔覆凭借自身的特点，已经成为一种不可替代的工艺技术。目前在制造一根轴类工件时，先根据其破损的情况，车削或打磨掉工件旧疲劳层。往往疲劳层有深有浅，如图3所示，为了控制成本，节约耗材，需要把工件分为不同的段，依次控制其车削量，这样实际工件有粗有细，但熔覆后的尺寸又要求统一直径，这样就为后续的工作带来繁琐，如图4所示，需要根据去掉的疲劳层厚度与修复后的尺寸，计算出不同阶段处需要的熔覆层厚度，再通过调节工艺参数(速度、送粉量、搭接量等)，达到所要求的厚度，这就要求事先用卡尺测量出不同处的尺寸，根据经验不断调整工艺参数，再及时测量熔覆后的尺寸，使熔覆后的尺寸能保持基本一致。此步骤全为人工完成，工作量大，且容易产生厚度不足、熔覆过量的现象，从而影响后续的加工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备及方法。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，其特征在于：包括主轴机箱、设备底座、尾座顶尖、横移立柱、探测器悬臂、第一探测器、第二探测器、工作头悬臂、激光器以及送粉器；所述主轴机箱固定在所述设备底座的一侧，所述尾座顶尖安装在所述设备底座的另一侧，所述横移立柱的底部与设置在所述设备底座上的直线导轨滑动配合并由电机控制移动速度，所述探测器悬臂固定在所述横移立柱的一侧，所述第一探测器和第二探测器并行固定在探测器悬臂的前端，所述工作头悬臂固定在所述横移立柱的顶部，激光器以及送粉器安装在所述工作头悬臂上。优选地，第一探测器和第二探测器采用采用非接触式光电探测器。一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的方法，包括以下步骤：步骤一、第一探测器测量工件直径g；步骤二、PLC把测量数据与事先输入的修复后尺寸j进行对比；步骤三、利用减法将修复后尺寸j减去工件直径g计算出差值x；步骤四、PLC自动调取工艺包中x的工艺；步骤五、按照工艺参数进行激光熔覆工作。优选地，还包括步骤六、第二探测器测量当下的工件直径i；步骤七、工件实际直径i与修复后尺寸j进行对比；步骤八、修正工艺包中的参数。优选地，在步骤四中，所述PLC自动调取工艺包中x的工艺包括控制激光功率、控制工件线速度以及控制送粉量。本专利技术的有益效果是:相对于现有结构，本装置采用非接触式的光电探测器，在线测量工件直径，自动绘制出工件实际尺寸图，根据修复后的尺寸，计算出各处需要的熔覆层厚度，自动调节行走速度、送粉(丝)速度等参数，形成一个闭环控制，确保工件熔覆后的尺寸一致，最大的节约耗材，便于后期加工。附图说明图1是本专利技术的侧视图；图2是本专利技术的主视图；图3是本专利技术中工件的结构示意图；图4是本专利技术中工件熔覆图；图5是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。如图1和图2所示，一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，包括主轴机箱1、设备底座2、尾座顶尖3、横移立柱4、探测器悬臂5、第一探测器6、第二探测器7、工作头悬臂8、激光器9以及送粉器10；所述主轴机箱固定在所述设备底座的一侧，所述尾座顶尖安装在所述设备底座的另一侧，所述横移立柱的底部与设置在所述设备底座上的直线导轨11滑动配合并由电机控制移动速度，横移立柱可在工件后方平行的左右移动。所述探测器悬臂固定在所述横移立柱的一侧，所述第一探测器和第二探测器并行固定在探测器悬臂的前端，第一探测器和第二探测器采用非接触式光电探测器。所述工作头悬臂固定在所述横移立柱的顶部，激光器以及送粉器安装在所述工作头悬臂上。如图5所示，一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的方法，包括以下步骤：步骤一、第一探测器测量工件直径g；步骤二、PLC把测量数据与事先输入的修复后尺寸j进行对比；步骤三、利用减法将修复后尺寸j减去工件直径g计算出差值x；步骤四、PLC自动调取工艺包中x的工艺；步骤五、按照工艺参数进行激光熔覆工作；步骤六、第二探测器测量当下的工件直径i；步骤七、工件实际直径i与修复后尺寸j进行对比；步骤八、修正工艺包中的参数。具体实施例如下：工件12支撑在主轴机箱上的主轴卡盘和尾座顶尖之间，可以依据设定的程序控制工件的转速。工件装卡之后，假设从工件a处开始熔覆到f处结束，立柱先从工件a处开始横移，工件同时旋转，第一探测器开始螺旋扫描工件，数据通过PLC控制系统不断测量出工件直径g的尺寸，再根据事先设定的修复后尺寸j，利用减法将修复后尺寸j减去工件直径g计算出差值x，计算出每一处的熔覆量，自动调取数据库中已完善好的参数，打开激光，调节送粉量，行走速度，使熔覆后的尺寸能保持基本一致。熔覆后，第二探测器再经过熔覆层时，检测当下的工件直径i，当下的工件直径i与修复后尺寸j进行对比，确保熔覆过程的精准。工作流程依次是：第一探测器扫描原工件尺寸，测量的数据与设定的将要达到的数据进行减法运算，计算出需要的熔覆层厚度，再调取工艺包中已设置好的某一厚度工艺，进行激光熔覆工作。熔覆后，第二探测器检测实际的熔覆厚度，对熔覆工作进行一个反馈。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，其特征在于：包括主轴机箱、设备底座、尾座顶尖、横移立柱、探测器悬臂、第一探测器、第二探测器、工作头悬臂、激光器以及送粉器；所述主轴机箱固定在所述设备底座的一侧，所述尾座顶尖安装在所述设备底座的另一侧，所述横移立柱的底部与设置在所述设备底座上的直线导轨滑动配合并由电机控制移动速度，所述探测器悬臂固定在所述横移立柱的一侧，所述第一探测器和第二探测器并行固定在探测器悬臂的前端，所述工作头悬臂固定在所述横移立柱的顶部，激光器以及送粉器安装在所述工作头悬臂上。/n

【技术特征摘要】
1.一种在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，其特征在于：包括主轴机箱、设备底座、尾座顶尖、横移立柱、探测器悬臂、第一探测器、第二探测器、工作头悬臂、激光器以及送粉器；所述主轴机箱固定在所述设备底座的一侧，所述尾座顶尖安装在所述设备底座的另一侧，所述横移立柱的底部与设置在所述设备底座上的直线导轨滑动配合并由电机控制移动速度，所述探测器悬臂固定在所述横移立柱的一侧，所述第一探测器和第二探测器并行固定在探测器悬臂的前端，所述工作头悬臂固定在所述横移立柱的顶部，激光器以及送粉器安装在所述工作头悬臂上。


2.根据权利要求1所述的在线自动检测工件熔覆前尺寸和熔覆层厚度的激光熔覆设备，其特征在于：第一探测器和第二探测器采用采用非接触式光电探测器。


3.一种在线自...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰晋，
申请(专利权)人：天津危伏智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12