管件内壁高速激光熔覆装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管件内壁高速激光熔覆装置，包括机台、可回转地设置在所述机台上且用于夹持待加工管件的夹持座、由机械手臂驱动运动的激光熔覆头，以及发出激光束的激光器，所述的激光熔覆头包括近端与所述激光器连接的导光筒和设于所述导光筒远端且具有激光投射通道的熔覆端头，所述熔覆端头上沿所述激光投射通道自后向前依次设置有微透镜阵列、第一柱聚焦镜、第二柱聚焦镜。该激光熔覆装置在对待加工管件进行激光熔覆加工的过程中，仅需驱使待加工管件旋转，以及驱使激光熔覆头沿待加工管件的长度方向平移运动即可；同时，激光熔覆头能够将圆形光斑转换为矩形光斑，能够显著地提升熔覆的效率，同时熔覆平整度也大幅提高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
管件内壁高速激光熔覆装置
[0001]

[0002]本专利技术涉及激光熔覆领域，具体涉及一种管件内壁高速激光熔覆装置。
[0003]
技术介绍

[0004]现有技术中，棒料内表面激光熔覆系统中，是将准直出来的圆形激光束通过聚焦镜在棒料外表面聚焦成圆形光斑。圆形光斑与送入其中的粉末耦合作用，从而在棒料外表面形成熔覆层。圆形光斑与送入其中的粉末耦合作用在棒料表面形成熔覆层，聚焦镜在熔覆基体上形成的圆形光斑直径一般为1-3mm，而且是高斯圆形光斑，这将会导致熔覆形成的单道熔覆层较窄、表面不平整，熔覆的效率不高等诸多问题。
[0005]
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种管件内壁高速激光熔覆装置，以提供管件内壁的激光熔覆加工效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种管件内壁高速激光熔覆装置，所述激光熔覆装置包括机台、可回转地设置在所述机台上且用于夹持待加工管件的夹持座、由机械手臂驱动运动的激光熔覆头，以及发出激光束的激光器，所述的激光熔覆头包括近端与所述激光器连接的导光筒、设于所述导光筒近端的准直镜，以及设于所述导光筒远端且具有激光投射通道的熔覆端头，所述熔覆端头上沿所述激光投射通道自后向前依次设置有微透镜阵列、第一柱聚焦镜、第二柱聚焦镜，所述微透镜阵列包括沿垂直于所述激光投射通道的延伸方向阵列排布的多个微透镜，每个所述微透镜的入射面均为迎着投射的激光束拱起的弧形面；所述第一柱聚焦镜与所述第二柱聚焦镜呈正交方向设置，其中，所述第一柱聚焦镜具有第一聚焦面，所述第二柱聚焦镜具有第二聚焦面，所述第一聚焦面、所述第二聚焦面均为顺着投射的激光束拱起的弧形面。
[0008]优选地，所述导光筒具有沿自身长度方向延伸的导光通道，所述导光通道的延伸方向与所述激光投射通道的延伸方向相互垂直，所述熔覆端头的后部设有用于将自所述导光通道内的激光束反射至所述激光投射通道内的反射镜。
[0009]优选地，所述熔覆端头自所述导光筒的远端朝所述导光筒的一侧垂直延伸。
[0010]优选地，所述第一聚焦面的前端具有沿所述第一柱聚焦镜的径向延伸的第一弧形拱起，所述第二聚焦面的前端具有沿所述第二柱聚焦镜的径向延伸的第二弧形拱起，所述第一弧形拱起与所述第二弧形拱起这两者的长度延伸方向相互垂直。
[0011]优选地，所述激光熔覆头还包括送粉喷嘴，所述送粉喷嘴至少具有喷嘴口，所述喷嘴口位于所述熔覆端头的前方。
[0012]进一步地，所述送粉喷嘴呈后大前小的锥形，所述送粉喷嘴通过送粉管道连接在
所述熔覆端头的外侧。
[0013]进一步地，所述激光熔覆头还包括设置在所述熔覆端头前部且具有出风口的风刀，所述喷嘴口位于所述出风口的前方。
[0014]优选地，所述机械手臂至少具有用于夹持安装所述导光筒的驱动臂，所述驱动臂至少能够沿所述待加工管件的长度延伸方向平移地设置。
[0015]进一步地，所述导光筒的长度延伸方向、所述驱动臂的平移运动方向以及所述管件的长度延伸方向相互平行。
[0016]进一步地，所述机台上还设置有能够沿所述待加工管件的长度方向位置可调整的多组移动支架，所述移动支架的顶部具有能够供所述管件绕自身轴心线回转地支撑于其上的支撑座。
[0017]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的管件内壁高速激光熔覆装置，其中通过将待加工管件通过夹持座回转地设置，并采用机械手臂来夹持激光熔覆头而使其能够穿入至待加工管件的内孔中而对管件内壁进行加工，加工过程中仅需驱使待加工管件旋转，以及驱使激光熔覆头沿待加工管件的长度方向平移运动即可；同时，采用的新型的激光熔覆头结构紧凑，能够适用于较小孔径内孔的激光熔覆加工，且该激光熔覆头能够将圆形光斑转换为矩形光斑，能够显著地提升熔覆的效率，同时熔覆平整度也大幅提高。
[0018]附图说明
[0019]附图1为本专利技术的激光熔覆装置的整体结构示意图；附图2为本专利技术采用的激光熔覆头的整体结构示意图；附图3为本专利技术采用的激光熔覆头的前视图；附图4为沿附图3中A-A向的剖视示意图；附图5为本专利技术采用的激光熔覆头中熔覆端头的结构分解示意图；附图6a、6b为熔覆端头中第一柱聚焦镜的示意图；附图7a、7b为熔覆端头中第二柱聚焦镜的示意图；附图8为本专利技术采用的激光熔覆头中激光束投射路线图；其中：10、机台；20、夹持座；30、机械手臂；301、驱动臂；40、激光器；50、水冷机；60、激光熔覆头；70、移动支架；701、支撑座；80、待加工管件；1、导光筒；11、激光器连接头；12、连接座；2、熔覆端头；3、送粉喷嘴；31、送粉管道；3a、喷嘴口；4、反射镜；5、微透镜阵列；6、第一柱聚焦镜；61、第一聚焦面； 7、第二柱聚焦镜；71、第二聚焦面；8、风刀；9、准直镜。
[0020]具体实施方式
[0021]下面结合附图及具体的实施方式来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。
[0022]参见图1所示的管件内壁高速激光熔覆装置，该激光熔覆装置包括机台10、可回转地设置在机台10上且用于夹持待加工管件80的夹持座20、由机械手臂30驱动运动的激光熔
覆头60、用于发出激光束的激光器40，以及水冷机50。
[0023]夹持座20具体采用三爪卡盘，其能够在待加工管件80的一端将其夹持固定，激光熔覆头60能够从待加工管件80的另一端穿入至其内孔中而对其管件内壁进行激光熔覆加工。机台10上还设置有能够沿待加工管件80的长度方向位置可调整的多组移动支架70，每个移动支架70的顶部均具有能够供待加工管件80绕自身轴心线回转地支撑于其上的支撑座701，当待加工管件80较长时，可采用一个或多个移动支架70对其进行辅助支撑。这样，驱使夹持座20旋转带动待加工管件80绕自身轴心线旋转，激光熔覆头60在机械手臂30的驱动下沿平行于待加工管件80的长度方向移动，便可以实现对整个管件内壁的加工。
[0024]激光熔覆头60包括导光筒1、设于导光筒1近端的准直镜9，以及设于导光筒1远端的熔覆端头2。此处，近端与远端是按照该激光熔覆头60在使用的过程中，与激光器40连接的端部为近端，反之为远端。
[0025]参见图2至图7b所示，本实施例中，熔覆端头2自导光筒1的远端朝导光筒1的一侧垂直延伸。熔覆端头2具有激光投射通道，导光筒1具有沿自身长度方向延伸的导光通道，上述导光通道的延伸方向与激光投射通道的延伸方向相互垂直，熔覆端头2的后部设有用于将自导光通道内的激光束反射至激光投射通道内的反射镜4。此处，熔覆端头2的前后是以激光束沿激光投射通道传输时的前后方向予以参考定义的。
[0026]熔覆端头2上沿激光投射通道自后向前依次设置有微透镜阵列5、第一柱聚焦镜6、第二柱聚焦镜7，其中，微透镜阵列5包括多个呈阵列排布的多个微透镜（图中未示出），这多个微透镜阵列排布的方向垂直于激光投射通道的延伸方向；第一柱聚焦镜6与第二柱聚焦镜7呈正交方向设置，其中，第一柱聚焦镜具有第一聚焦面61，第二柱聚焦镜7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管件内壁高速激光熔覆装置，其特征在于：所述激光熔覆装置包括机台、可回转地设置在所述机台上且用于夹持待加工管件的夹持座、由机械手臂驱动运动的激光熔覆头，以及发出激光束的激光器，所述的激光熔覆头包括近端与所述激光器连接的导光筒、设于所述导光筒近端的准直镜，以及设于所述导光筒远端且具有激光投射通道的熔覆端头，所述熔覆端头上沿所述激光投射通道自后向前依次设置有微透镜阵列、第一柱聚焦镜、第二柱聚焦镜，所述微透镜阵列包括沿垂直于所述激光投射通道的延伸方向阵列排布的多个微透镜，每个所述微透镜的入射面均为迎着投射的激光束拱起的弧形面；所述第一柱聚焦镜与所述第二柱聚焦镜呈正交方向设置，其中，所述第一柱聚焦镜具有第一聚焦面，所述第二柱聚焦镜具有第二聚焦面，所述第一聚焦面、所述第二聚焦面均为顺着投射的激光束拱起的弧形面。2.根据权利要求1所述的管件内壁高速激光熔覆装置，其特征在于：所述导光筒具有沿自身长度方向延伸的导光通道，所述导光通道的延伸方向与所述激光投射通道的延伸方向相互垂直，所述熔覆端头的后部设有用于将自所述导光通道内的激光束反射至所述激光投射通道内的反射镜。3.根据权利要求1所述的管件内壁高速激光熔覆装置，其特征在于：所述熔覆端头自所述导光筒的远端朝所述导光筒的一侧垂直延伸。4.根据权利要求1所述的管件内壁高速激光熔覆装置，其特征在于：所述第一聚焦面的前端具有沿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正龙，路远征，刘静涛，胡玉珊，李伟民，付红展，张正茂，牛欢欢，
申请(专利权)人：河南德佰特机电设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：