[发明专利]用于大深径比零件的激光内孔熔覆头及熔覆加工系统

说明书

本发明公开了一种用于大深径比零件的激光内孔熔覆头及熔覆加工系统，熔覆头包括悬浮支撑件、内孔熔覆头连接座、熔覆头连接杆、光纤、光纤接口和熔覆喷嘴；内孔熔覆头连接座与熔覆头连接杆一端相连，熔覆头连接杆的另一端与熔覆喷嘴相连，熔覆头连接杆底壁开通多个小孔通道，分别用于嵌入悬浮支撑件；悬浮支撑件用于调整熔覆喷嘴与工件内壁的高度距离；光纤尾部通过光纤接口固定在内孔熔覆头连接座上，用于沿熔覆头连接杆轴向方向投射激光束。本发明采用液压悬浮式的结构，零件本身提供支撑熔覆头的均布力，优化内孔熔覆头的受力状态，用于大深径比的内孔零件的激光修复，并提供了一种调节内孔熔覆头高度的方法，用于内孔壁有不规则起伏的工件。

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，尤其涉及一种用于大深径比零件的激光内孔熔覆头及熔覆加工系统。

背景技术

在机械零部件的加工制造中，对于深孔的加工，一直是加工制造业中一项困难性高、操作复杂的任务。尤其深孔加工对加工的工艺和技术要求都很高，一般的加工技术很难满足其加工精度和质量的要求。对于深孔加工，通常是指孔的长度和直径的比值至少要在5以上，在实际工作中，很多深孔的长度和直径的比都要达到10以上，涉及的加工工艺和技术要求更高。

目前，采用激光熔覆大深径比的内孔零件时，内孔熔覆头通常依靠连接件刚性固定在机器人法兰上，通过机器人控制内孔熔覆头的位置。由于激光内孔加工头需要伸入到零件内部进行修复，内孔熔覆头的结构可简化为一悬臂粱，为保证激光在激光头内部传输时不被影响，内孔头端部的挠度必须控制在较小的范围内，但受到材料强度及结构方面的限制，在内孔熔覆头横截面保持不变时，悬臂长度无法大幅度提升，即当前结构的内孔熔覆头无法用于大深径比内孔零件的修复，典型的极限深径比约在30左右。

发明内容

发明目的：针对现有技术中对内孔零件修复的深径比不满足现有市场需求的缺陷，本发明公开了一种用于大深径比零件的激光内孔熔覆头及熔覆加工系统，使得深径比大大提升，超过80。

技术方案：本发明公开了一种用于大深径比零件的激光内孔熔覆头及熔覆加工系统，熔覆头包括悬浮支撑件、内孔熔覆头连接座、熔覆头连接杆、光纤、光纤接口和熔覆喷嘴；所述内孔熔覆头连接座与熔覆头连接杆一端相连，所述熔覆喷嘴用于投射汇聚的激光束，并将粉末从熔覆头连接杆内部输送到汇聚光斑处；熔覆头连接杆的另一端与熔覆喷嘴相连，熔覆头连接杆底壁开通多个小孔通道，分别用于嵌入悬浮支撑件；所述悬浮支撑件用于调整熔覆喷嘴的高度距离；所述光纤尾部通过光纤接口固定在内孔熔覆头连接座上，用于沿熔覆头连接杆轴向方向投射激光束。

优选地，所述内孔熔覆头内部光路主要包括准直、聚焦和反射镜片；其中所述准直镜片安装于内孔熔覆头连接座内，用于将从光纤接口发出的发散激光束汇聚为平行光束；所述聚焦和反射镜片安装于熔覆头连接杆内靠近熔覆喷嘴位置，用于汇聚平行激光束并发射。

优选地，所述聚焦和反射镜片可用积分镜置换，所述积分镜用于聚焦和反射激光束。

优选地，所述悬浮支撑件包括限位块、缸体、活塞杆、滚轮和配合面；所述缸体嵌入熔覆头连接杆下侧开通的小孔通道，所述活塞杆置于缸体内部，限位块固定在活塞杆顶端，用于防止活塞杆从缸体中滑出，滚轮固定在活塞杆底端，活塞杆在上下滑动过程中始终接触配合面；所述熔覆连接杆通过悬浮支撑件安装在待加工的工件的内孔壁上

优选地，所述熔覆头连接杆包括液压油腔道、液压油注入口和液压油；其中液压油腔道包含液压油注入口，位于熔覆头连接杆下侧内部，熔覆头连接杆下侧开通的小孔通道与液压油腔道导通，悬浮支撑件中的限位块位于液压油腔道与小孔通道的交接处；液压油从液压油注入口灌进液压油腔道中，液体施力于限位块上，并控制悬浮支撑件中活塞杆的上下滑动，调整内孔熔覆头与工件内孔壁之间的距离。

进一步地，所述一种用于大深径比零件的激光内孔熔覆头的熔覆加工系统还包括铰链、和机械臂；所述内孔熔覆头连接座通过铰链固定于机械臂上，所述机械臂还用于实现内孔熔覆头沿工件轴向移动。