专利名称：锥体形零件表面的激光熔覆方法
技术领域：
本发明属于高附加值、精密或大型零部件的表面改性领域，具体涉及一种锥体形零件表面的激光熔覆方法。
背景技术：
激光熔覆是一种新的表面改性技术，是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的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，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。锥体形零件在一些重要的场合中应用，比如矿料输送，电气电站等领域，为了提高表面的耐磨性，耐蚀性、耐冲击性，提高零件的性能，增加零件的使用寿命，需对锥体形的表面通过激光熔覆从而提高零件的综合性能指标。但锥体形的表面是一个空间曲面，形状较为复杂，常规的轨迹控制方法较难精确地实现锥体形表面的熔覆。经对现有技术文献检索分析，发现并无锥体形零件表面或者空间圆锥面类零件的激光熔覆轨迹控制方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种锥体形零件表面的激光熔覆方法。本发明的方法简便易行、高效、路径和姿态控制精确，可有效的提高熔覆的质量和效率。本发明的目的是通过以 下技术方案来实现的:本发明涉及一种锥体形零件表面的激光熔覆方法，所述方法包括如下步骤:步骤一、将所述锥体形零件通过工装与变位机同轴装卡固定在变位机上；步骤二、所述变位机和激光熔覆工作点P运动到熔覆起始位置，此时锥体形零件的熔覆面位于水平位置；步骤三、激光加工头做水平方向向前(外锥面)或者向后移动(内锥面)，变位机倾斜轴始终保持角度不变，而变位机绕旋转轴周期性地作循环的圆周运动，与此同时激光加工头开始出激光和同轴送粉；变位机每转完一圈，激光加工头平移的熔覆间距递增d，直至激光熔覆工作点P转动到设定距离或者循环到设定次数，即完成所述锥体形零件表面的激光熔覆。优选地，步骤二中，所述熔覆起始位置具体为:变位机位于顺时针倾斜角度θ P，该角度应等于锥体形零件自身锥面的倾斜角度Θ (即熔覆锥体的斜面倾角)，此时锥体的熔覆面处于水平位置，调整激光加工头垂直向下，并调整其激光熔覆工作点P位于所述锥体形零件表面的熔覆开始处。该熔覆开始处为锥体形零件的最大熔覆锥面处或最小熔覆锥面处。
优选地，步骤三中，所述变位机每转完一圈，激光加工头的熔覆工作点P平移一个熔覆间距d的距离，此时该道熔覆的熔覆半径为rn = r^+dsin θ，Θ为熔覆锥体的斜面倾角，也即Θ = Θ P。优选地，步骤三中，所述激光加工头的熔覆工作点P向前平移熔覆间距d距离的时间与变位机在每次循环中转完一圈的时间相同，则Tn = U Δ T，每次循环的时间增量为
权利要求
1.一种锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤一、将锥体形零件通过工装与变位机同轴装卡固定在变位机上； 步骤二、变位机和激光熔覆工作点P运动到熔覆起始位置，此时锥体形零件的熔覆面位于水平位置； 步骤三、激光加工头向前或向后水平移动，同时变位机绕旋转轴周期性地作循环的圆周运动，与此同时激光加工头开始出激光和同轴送粉；变位机每转完一圈，激光加工头的熔覆间距递增d，直至激光熔覆工作点P转动到设定距离或循环到设定次数，即完成所述锥体形零件表面的激光熔覆。
2.根据权利要求1所述的锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步骤二中，所述熔覆起始位置具体为:变位机位于顺时针倾斜角度θρ，Θ P等于锥体形零件自身锥面的倾斜角度Θ，调整激光加工头垂直向下，调整激光熔覆工作点P位于所述锥体形零件表面的熔覆开始处。
3.根据权利要求2所述的锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步骤三中，所述激光加工头的激光熔覆工作点P水平平移一个熔覆间距d的时间与变位机在每次循环中 转完一圈的时间相同，且Tn = Tlri+ Δ Τ，每次循环的时间增量为
4.根据权利要求2所述的锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步骤三中，所述激光熔覆为多道焊，其最大熔覆循环次数为
5.根据权利要求1所述的锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述激光熔覆方法还包括如下步骤: A、所述整个锥体形零件表面的激光熔覆完成后，锥体形表面的熔覆层厚度为δ，激光熔覆工作点P垂直向上平移熔覆层厚度，的距离，相应的熔覆半径增加S /cos Θ ； B、以所述新的熔覆半径为基础，重复所述步骤三； C、重复步骤A、B，直至得到预设的激光熔覆层厚度。
6.根据权利要求1所述的锥体形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述变位机为2轴的旋倾变位机，包括绕水平方向旋转的旋转轴和绕垂直方向旋转的倾斜轴。
全文摘要
本发明公开了一种锥体形零件表面的激光熔覆方法，将锥体形零件顺时针倾斜自身锥面的角度至熔覆面成水平位置，当机器人和变位机运动至初始位置后，在出激光和同轴送粉的同时，激光工作头水平向前或者向后平移，变位机带动锥体形零件绕旋转轴旋转作圆周运动，激光熔覆工作点每次循环平移一个熔敷间距的距离，变位机相应旋转一圈，变位机旋转一圈的时间等于激光熔覆工作点水平平移一个熔敷间距的时间，当激光熔覆工作点运动到要求距离或者循环到设定次数时，熔敷结束，完成锥体形零件空间曲面的激光熔敷。该方法不用繁琐示教或者复杂的离线编程，简便易行、高效、位置和姿态精确，熔敷质量好，具有较高的实际应用价值。
文档编号C23C24/10GK103184450SQ20131009142
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者张轲, 姚成武, 李铸国, 朱晓鹏 申请人:上海交通大学