线编程过程中，还需要配置精确的工作台以用于定位起始点位置。
[0035]所述在线编程包括如下步骤:实时检测待修复曲面轮廓，同时通过上位机实时计算被修复零件的曲面法向，并反馈至激光熔覆喷头的运动控制器，生成运动代码，从而，根据该运动代码运动控制器可对激光熔覆喷头进行精确控制，实现激光熔覆喷头准确的轨迹运动。
[0036]S4.确定三维模型中的最大倾斜角度，根据步骤SI中建立的关联关系，选择激光熔覆喷头的工艺参数、以及粉束汇聚长度，并控制激光熔覆喷头按照步骤S3中生成的扫描轨迹路径，对待修复的金属零件的表面进行修复。
[0037]如图1所示，其为激光熔覆喷头按照生成的扫描轨迹路径运动时的示意图，由图可见，激光熔覆喷头始终保持喷头轴线沿曲面法线方向，当熔覆修复完一道后，激光熔覆喷头向偏移一定距离，重复上述运动，直至完成整个曲面熔覆。
[0038]具体地，确定三维模型中的最大倾斜角度以获得激光熔覆喷头的角度变化范围，从而，在根据步骤SI中建立的关联关系，选择激光熔覆喷头的工艺参数、以及粉束汇聚长度。
[0039]激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，激光熔覆喷头产生熔覆激光，其中，熔覆激光外侧具有保护气帘，熔覆激光为中空激光，粉束位于中空激光内部，保护气帘、熔覆激光、以及粉束同轴设置。从而，为实现如上所述的同轴设置，喷出粉束的喷头粉管位于中空激光内部，并与激光熔覆喷头同轴设置。如此设置，有利于粉束的汇聚，使其在空间变姿态激光熔覆修复过程中具有指向性好、无干涉。
[0040]此外，激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，激光熔覆喷头根据扫描轨迹路径连续变姿态运动，该过程中，激光熔覆喷头出口与被修复表面之间的距离、以及熔覆激光的功率保持恒定，如此以确保加工光斑大小保持稳定，有利于熔池形成的稳定性。同时，激光熔覆喷头的轴线方向与被修复表面的法向重合，即与被修复表面相垂直，如此以确保粉管垂直被修复表面送粉。
[0041]进一步地，激光熔覆喷头按照扫描轨迹路径进行扫描时，可采用单向扫描的方式或双向扫描的方式。
[0042]综上所示，本发明的用于大型金属零件的表面修复工艺克服了喷头空间倾斜送粉过程中粉束汇聚性差的问题，同时，修复过程中，激光熔覆喷头可连续变姿态运动，从而始终保持激光熔覆喷头轴线方向与被修复零件表面法向重合，实现了对于大型零件及设备的表面进行快速激光熔覆修复，减少修复前对工件进行搬运和装夹的繁琐工作量，节约资源和成本。
[0043]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0044]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，所述修复工艺包括如下步骤: 51.将激光熔覆喷头在相应倾斜角度下各工艺参数与激光熔覆喷头出口处粉束汇聚长度相关联； 52.建立待修复金属零件的三维模型； 53.根据步骤S2中的三维模型，生成激光熔覆喷头扫描轨迹路径； 54.确定三维模型中的最大倾斜角度，根据步骤SI中建立的关联关系，选择激光熔覆喷头的工艺参数、以及粉束汇聚长度，并控制激光熔覆喷头按照步骤S3中生成的扫描轨迹路径，对待修复的金属零件的表面进行修复。
2.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，所述工艺参数包括:激光熔覆喷头出口与被修复表面之间的距离、准直气速度、载气速度、粉末粒径、送粉速率、激光功率、扫描速度、多道熔覆搭接量。
3.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，选择粉束汇聚长度时，以粉束汇聚长度最小值作为实际加工时的距离。
4.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，所述步骤S3中，生成激光熔覆喷头扫描轨迹路径时可采用如下方式中一种:高级编程、离线编程、在线编程。
5.根据权利要求4所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，所述在线编程包括如下步骤:实时检测待修复曲面轮廓，同时通过上位机实时计算被修复零件的曲面法向，并反馈至激光熔覆喷头的运动控制器，生成运动代码。
6.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，激光熔覆喷头产生熔覆激光以及粉束，其中，熔覆激光外侧具有保护气帘，熔覆激光为中空激光，粉束位于中空激光内部，保护气帘、熔覆激光、以及粉束同轴设置。
7.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，激光熔覆喷头出口与被修复表面之间的距离保持恒定。
8.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，激光熔覆喷头的轴线方向与被修复表面相垂直。
9.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，激光熔覆喷头对待修复的金属零件的表面进行修复时，熔覆激光的功率密度保持恒定。
10.根据权利要求1所述的用于大型金属零件的表面修复工艺，其特征在于，激光熔覆喷头按照扫描轨迹路径进行扫描时，可采用单向扫描的方式或双向扫描的方式。
【专利摘要】本发明公开了一种用于大型金属零件的表面修复工艺，其包括：S1.将激光熔覆喷头的工艺参数与激光熔覆喷头出口处粉束汇聚长度相关联；S2.建立三维模型；S3.生成激光熔覆喷头扫描轨迹路径；S4.确定激光熔覆喷头的最大倾斜角度，根据步骤S1中建立的关联关系，选择激光熔覆喷头的工艺参数、以及粉束汇聚长度，并控制激光熔覆喷头按照步骤S3中生成的扫描轨迹路径，对待修复的金属零件的表面进行修复。本发明的修复工艺中，激光熔覆喷头可连续变姿态运动，从而始终保持激光熔覆喷头轴线方向与被修复零件表面法向重合，实现了对于大型零件及设备的表面进行快速激光熔覆修复，减少修复前对工件进行搬运和装夹的繁琐工作量。
【IPC分类】C23C24-10
【公开号】CN104651832
【申请号】CN201510111741
【发明人】石世宏, 姜付兵, 贾帅, 陆斌, 吴继卓
【申请人】苏州大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月13日