车削、激光熔覆及镜面加工复合装置的制作方法

本发明涉及激光熔覆技术领域，特别涉及一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置。

背景技术：

目前，轴类零件的修复一般采用电镀、电焊和氩弧焊等传统表面涂层工艺，但是电镀、电焊和氩弧焊等传统表面涂层技术存在一些缺陷：第一，涂层与基体的结合不牢固，涂层组织松散；第二，加热和冷却速度比较慢；第三，基体热变形和稀释率比较大；第四，电镀、电焊和氩弧焊等传统表面涂层技术对环境污染较大，所以需要一种新的涂层修复技术来修复轴类零件的表面。

此外，轴类零件在涂层修复前，需先进行表面车削以使轴类零件的表面达到一定的洁净状态，为涂层修复做准备；在涂层修复后，还需进行外圆磨工艺，但传统的外圆磨工艺不但造成轴类零件表面粗糙度不符合要求的缺陷，而且传统的外圆磨工艺工作效率较低。

修复轴类零件一般需经过车削、涂层修复以及外圆磨这三道工序，传统的工序导致修复轴类零件时需要多次拆卸及装夹，工作效率低下，生产成本较大，所以需要一种新的集车削、涂层修复以及外圆磨于一体的设备来提高修复轴类零件的工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置，以解决轴类零件在修复过程中需多次拆卸及装夹的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置，包括：车床、激光熔覆部件、主控部件、三爪卡盘、刀架进给系统、自动回转刀架、车刀及豪克能刀具，所述车刀安装在所述自动回转刀架的一端，所述豪克能刀具安装在所述自动回转刀架远离所述车刀的另一端，所述激光熔覆部件、所述主控部件、所述三爪卡盘、所述刀架进给系统及所述自动回转刀架均设于所述车床上；

所述激光熔覆部件包括：三轴运动机构、激光头及三轴安装架，所述三轴安装架安装在所述车床的顶部，所述三轴运动机构设于所述三轴安装架上，所述激光头安装在所述三轴运动机构上，所述三轴运动机构能够带动所述激光头在所述三轴安装架上相应移动；

所述主控部件包括：控制箱及主轴电机，所述控制箱与主轴电机电性连接；

在工件的尺寸偏大时，所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并且利用所述车刀对工件进行车削；在工件的尺寸偏小时或者工件的表面粗糙度不符合要求时，所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用部分所述激光熔覆部件对工件进行激光熔覆；在工件的表面粗糙度及尺寸符合要求时，所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用所述豪克能刀具对工件进行镜面加工。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述激光熔覆部件还包括：光纤悬挂架，所述光纤悬挂架为拱形的框架结构，所述光纤悬挂架安装在所述三轴安装架上。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述激光熔覆部件还包括：粉末喷嘴、送粉管道、激光发生器及粉末容器，所述激光发生器及所述粉末容器设于所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置侧并与所述激光头相连，所述喷嘴设于所述激光头侧并与所述激光头的位置保持相对静止，所述粉末喷嘴通过所述送粉管道与所述送粉容器相连。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述喷嘴与所述激光头同轴。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述车床包括：头座、尾座及床身，所述头座设于所述床身的一端，所述尾座设于所述床身远离所述头座的另一端。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置还包括：主轴箱，所述主轴箱和所述主轴电机以带传动的形式相连，所述主轴箱设于所述头座位置。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述主轴箱包括多组变速齿轮，每组变速齿轮之间相互啮合并进行转动以带动所述三爪卡盘的旋转。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述控制箱及所述主轴电机均设于所述尾座位置。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述三爪卡盘、所述刀架进给系统及所述自动回转刀架设于所述床身上。

可选的，在所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置中，所述刀架进给系统包括：轨道，滚珠丝杆及滑动台，所述轨道设于所述床身上，所述滑动台安装在所述轨道上，所述滚珠丝杆设于所述轨道内且与所述主轴电机相连，其中，所述滚珠丝杆与所述轨道平行。

综上，本发明提供一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置，包括：车床、激光熔覆部件、主控部件、三爪卡盘、刀架进给系统、自动回转刀架、车刀及豪克能刀具，所述激光熔覆部件包括：三轴运动机构、激光头及三轴安装架，所述主控部件包括：控制箱及主轴电机，所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并且利用所述车刀对工件进行车削；所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用所述激光熔覆部件对工件进行激光熔覆；所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用所述豪克能刀具对工件进行镜面加工，所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置将三道工序组合起来作业，消除了工件的多次拆卸和装夹，这提高了工作效率，降低了生产成本；同时避免了工件的多次拆卸及装夹造成的轴心偏离问题，保证了激光熔覆形成的涂层厚度的均匀性，从而保证了产品的修复质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的车削、激光熔覆及镜面加工复合装置前视图；

图2是本发明实施例提供的车削、激光熔覆及镜面加工复合装置后视图；

图3是本发明实施例提供的自动回转刀架示意图。

其中，

110-车床，120-激光熔覆部件,121-三轴运动机构，122-激光头，123-光纤悬挂架，125-三轴安装架，130-主控部件，131-主轴箱，132-控制箱，133-主轴电机，140-三爪卡盘，150-刀架进给系统，160-自动回转刀架、161-车刀，162-豪克能刀具。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的车削、激光熔覆及镜面加工复合装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

目前，完成车削、涂层修复及外圆磨这三道工序时，需要多次对轴类零件进行拆卸及装夹，多次拆卸及装夹往往会造成轴类零件的轴心偏离问题，从而影响轴类零件涂层厚度的均匀性与修复的涂层质量；此外，多次拆卸及装夹造成工作效率较低及生产成本较大。所以需要一种复合型修复装置来完成车削、涂层修复及外圆磨这三道工序，以消除多次拆卸及装夹造成的轴类零件的轴心偏离的影响。

本发明提供一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置，参考图1、图2和图3，图1是本发明实施例提供的车削、激光熔覆及镜面加工复合装置前视图，图2是本发明实施例提供的车削、激光熔覆及镜面加工复合装置后视图，图3是本发明实施例提供的自动回转刀架示意图。所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置包括：车床110、激光熔覆部件120、主控部件130、三爪卡盘140、刀架进给系统150、自动回转刀架160、车刀161及豪克能刀具162，如图3所述，所述车刀161安装在所述自动回转刀架160的一端，所述豪克能刀具162安装在所述自动回转刀架160远离所述车刀161的另一端。所述激光熔覆部件120、所述主控部件130、所述三爪卡盘140、所述刀架进给系统150及所述自动回转刀架160均设于所述车床110上。进一步的，所述激光熔覆部件120包括：三轴运动机构121、激光头122及三轴安装架125，所述三轴安装架125与所述车床110相连且安装在所述车床110的顶部，所述三轴运动机构121设于所述三轴安装架125上，所述激光头122安装在所述三轴运动机构121上，所述三轴运动机构121能够带动所述激光头122在所述三轴安装架125上相应移动。

在本实施例中，在工件的尺寸偏大时，所述控制箱132控制所述主轴电机133以驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转并且利用所述自动回转刀架160上的所述车刀161对工件进行车削，车削不仅可以根据对应的图纸削减工件的尺寸，也可以去除工件表面的锈蚀涂层。进一步的，在工件的尺寸偏小时或者工件的表面粗糙度不符合要求时，所述控制箱132还可以控制所述主轴电机133以驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转并利用所述激光熔覆部件120对工件进行激光熔覆，激光熔覆过程中主要起作用的是所述激光头122，所述激光头122在所述三轴运动机构121的辅助下，对工件表面的缺损位置逐一烧结出涂层，使得工件恢复原样。进一步的，在工件的表面粗糙度及尺寸符合要求时，所述控制箱132还可以控制所述主轴电机133以驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转并利用所述自动回转刀架160上的所述豪克能刀具162对工件进行镜面加工，镜面加工主要是打磨工件的表面以使工件的表面平整且光亮。所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置将三道工序组合起来作业，消除了工件的多次拆卸和装夹，这提高了工作效率，降低了生产成本；同时避免了工件的多次拆卸及装夹造成的轴心偏离问题，保证了激光熔覆形成的涂层厚度的均匀性，从而保证了产品的修复质量。

进一步的，所述主控部件130包括：控制箱132及主轴电机133，所述控制箱132与主轴电机133电性连接。所述控制箱132用于控制所述主轴电机133，所述主轴电机133可以用于驱动所述三爪卡盘140旋转。

优选的，所述激光熔覆部件120还包括：光纤悬挂架123，所述光纤悬挂架123为拱形的框架结构，所述光纤悬挂架123安装在所述三轴安装架125上，所述三轴运动机构121及所述激光头122设于所述光纤悬挂架123和所述三轴安装架125构成的框架内。在本实施例中，所述激光熔覆部件120还包括：光纤及激光发生器，所述激光发生器与所述激光头122通过所述光纤连接，所述光纤能够传输所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置进行激光熔覆时的激光，所述光纤悬挂架123用于悬挂光纤，增大光纤的铺设面积，从而使得所述激光头122在激光熔覆时能够获取稳定流量的激光。

进一步的，所述激光熔覆部件120还包括：粉末喷嘴、送粉管道、激光发生器及粉末容器(未图示)，所述激光发生器及所述粉末容器设于所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置侧并与所述激光头122相连，一般所述激光发生器置于所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置附近的承载面(一般默认为地面)上，所述喷嘴设于所述激光头侧并与所述激光头122的位置保持相对静止，并且所述喷嘴与所述激光头122同轴。所述粉末喷嘴通过所述送粉管道与所述送粉容器相连。

在本实施例中，所述车床110包括：头座、尾座及床身，所述头座设于所述床身的一端，所述尾座设于所述床身远离所述头座的另一端。其中，所述三爪卡盘140、所述刀架进给系统150及所述自动回转刀架160设于所述床身上。所述控制箱132及所述主轴电机133均设于所述尾座位置。进一步的，所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置还包括：主轴箱131，所述主轴箱131设于所述头座位置，所述主轴箱131和所述主轴电机133以带传动的形式相连。

进一步的，所述主轴箱131包括多组变速齿轮，每组变速齿轮之间相互啮合并进行转动以带动所述三爪卡盘140的旋转。

优选的，所述刀架进给系统150包括：轨道，滚珠丝杆及滑动台，所述轨道设于所述床身上，所述滑动台安装在所述轨道上，所述滚珠丝杆设于所述轨道内且与所述主轴电机133相连，所述滚珠丝杆与所述轨道平行。

所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置具体实施方式如下：第一步骤：安放工件以及调整工件装夹位置，首先，将待修复或者崭新的待加工的工件放在所述车床110上，其中，工件的一端卡入所述三爪卡盘140中，工件的轴向与所述车床110上的所述刀架进给系统150的轨道平行，移动所述车床110的尾座的液压顶针(未图示)顶住工件的另一端，然后，用百分表检测，调整工件的位置，直至装夹无误；第二步骤：根据对应的图纸上的工件的尺寸要求，对工件进行车削，首先，通过所述控制箱132控制所述自动回转刀架160以及所述刀架进给系统150沿着轨道滑动，即对应地控制所述车刀161在轨道中沿着工件的径向移动，同时，通过所述控制箱132启动所述主轴电机133驱动所述三爪卡盘140带着工件开始旋转，所述车刀161对旋转的工件进行车削，最后，车削结束关闭所述控制箱132；第三步骤：对工件进行激光熔覆，首先，通过所述控制箱132控制调整三轴运动机构121沿着轨道滑动，即对应地调整所述激光头122相对工件的位置。然后，通过所述控制箱132启动所述主轴电机133驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转，进行超高速激光熔覆。其中，在超高速激光熔覆过程中，激光将聚焦的粉末在未接触工件表面时熔融，使得粉末在到达工件的表面时已经呈熔化状态，以保证工件基体上的热输入最小及获得极低的稀释率。此外，操作人员可以根据涂层修复的标准重复进行第三步骤，对工件进行重复激光熔覆加工；第四步骤：对激光熔覆后的工件的尺寸、粗糙度等参数进行初检验，如果工件的尺寸相较于图纸要求偏大，则返回执行第二步骤；如果工件的尺寸相较于图纸要求偏小或者工件的表面粗糙度大于1um(在本实施例中，工件的表面粗糙度小于或者等于1um符合要求)，则返回执行第三步骤，直至工件的尺寸及表面粗糙度符合图纸要求；第五步骤：对工件进行镜面加工，首先，通过所述控制箱132启动所述主轴电机133驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转进行工件的外圆磨。接着，通过所述控制箱132控制所述自动回转刀架160回转，使得所述豪克能刀具162处于靠近工件表面的工作位置，然后通过所述控制箱132启动所述主轴电机133驱动所述三爪卡盘140带动工件旋转以进行豪克能镜面加工,使得工件表面粗糙度达到图纸要求；第六步骤：对工件进行验收，在线检测工件尺寸精度、直线度、同轴度、粗糙度等参数。若工件验收不合格，可以根据需要返回执行车削、激光熔覆或者镜面加工的工序步骤。

综上，本发明提供一种车削、激光熔覆及镜面加工复合装置，包括：车床、激光熔覆部件、主控部件、三爪卡盘、刀架进给系统、自动回转刀架、车刀及豪克能刀具，所述激光熔覆部件包括：三轴运动机构、激光头及三轴安装架，所述主控部件包括：控制箱及主轴电机，所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并且利用所述车刀对工件进行车削；所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用所述激光熔覆部件对工件进行激光熔覆；所述控制箱控制所述主轴电机以驱动所述三爪卡盘带动工件旋转并利用所述豪克能刀具对工件进行镜面加工，所述车削、激光熔覆及镜面加工复合装置将三道工序组合起来作业，消除了工件的多次拆卸和装夹，这提高了工作效率，降低了生产成本；同时避免了工件的多次拆卸及装夹造成的轴心偏离问题，保证了激光熔覆形成的涂层厚度的均匀性，从而保证了产品的修复质量。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。