[发明专利]长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法

权利要求书

1.一种长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，其特征在于：包括刀架底座(14)、滚压刀、滑动车刀、龙门激光器，其中滚压刀、滑动车刀、龙门激光器设置在刀架底座(14)上，其中刀架底座(14)为对称设置结构，刀架底座(14)内设有贯穿设置的纵向滚珠丝杠(12)，滚压刀、滑动车刀、龙门激光器三者平行设置在刀架底座(14)上，其中滚压刀、龙门激光器设置在滑动车刀两侧；

滑动车刀包括横向滑动导轨(17)，其两端通过两个刀架滑动台(15)与刀架底座(14)连接，横向滑动导轨(17)上设有可在其上左右移动的双向车刀架(18)，双向车刀架(18)上设有车刀(6)，刀架滑动台(15)与双向车刀架(18)之间设有双向螺杆(13)并连接，双向螺杆(13)两端设有提供驱动力的转轮(16)，转轮(16)带动双向车刀架(18)在横向滑动导轨(17)上运动；

滚压刀包括环状结构的滚压刀安装架(7)，滚压刀安装架(7)上等距离设有三个外圆滚压刀(8)，所述外圆滚压刀(8)包括滚压刀头(10)、液压缸导向台(11)和液压缸(9)，液压缸(9)尾端设有油管接口(25)，油管接口(25)用于连接油箱，液压缸(9)与滚压刀头(10)通过推杆(24)连接，使用等压回路连接液压缸(9)的进出油口，通过三个外圆滚压刀(8)的液压缸(9)分别调整三个滚压刀头(10)位置保证同步，并控制三个滚压刀头(10)的滚压力相等；

龙门激光器包括成对设置在刀架底座(14)上的激光头龙门架(19)，激光头龙门架(19)内设有竖向滚珠丝杠(20)，竖向滚珠丝杠(20)上方安装竖向步进电机(5)，控制竖向滚珠丝杠(20)转动；两根竖向滚珠丝杠(20)顶端内设有竖向滑动台(21)，竖向滑动台(21)通过竖向滚珠丝杠(20)在激光头龙门架(19)内上下移动，竖向滑动台(21)上设有横向滑动导轨(23)，横向滑动导轨(23)内设有横向滚珠丝杠(4)，横向滚珠丝杠(4)上设有贯穿式横向步进电机(22)，横向滑动导轨(23)上设有横向滑块(3)，横向滑块(3)与贯穿式横向步进电机(22)相连，贯穿式横向步进电机(22)为横向滚珠丝杠(4)提供驱动力，控制横向滑块(3)移动，横向滑块(3)上设有激光头(1)，激光头(1)上设有激光接入口(2)；

所述的外圆滚压刀(8)沿圆周分布安装在滚压刀安装架(7)上，之间的夹角为120度，沿熔覆件径向进给，完成熔覆层的滚压工序所述刀架滑动台(15)定位安装双向螺杆(13)和转轮(16)，刀架滑动台(15)上沿横向方向相对装有双向车刀架(18)，双向车刀架(18)与双向螺杆(13)连接，转轮(16)控制双向车刀架(18)沿横向方向运动，运动方向相反；

长尺寸外圆表面高速激光熔覆方法，步骤如下：

使用安装在机床上两个通用卡盘来固定长尺寸外圆工件的两端，利用机床提供动力完成主运动和纵向进给运动；激光头(1)竖直射出激光并照射到长尺寸外圆工件表面顶端，焦点落在长尺寸外圆工件表面；加工过程中，长尺寸外圆工件的主运动与激光头(1)进给运动相结合，实现激光热源对长尺寸外圆工件表面的全覆盖；

当熔覆后表面未完全冷却时根据长外圆工件的尺寸，确定出车刀的背吃刀量和滚压时需要的滚压力，开始加工后，车刀(6)以同一进给速度向熔覆方向运动，激光头(1)首先经过长尺寸外圆工件，使得长尺寸外圆工件表面产生熔覆层，接着车刀(6)以干切削的方式切削熔覆后的工件表面，将一些有缺陷的和不符合加工要求熔覆层材料去除，使长尺寸外圆工件表面平整；

最后长尺寸外圆工件穿过滚压刀，三个外圆滚压刀(8)行进至接触切削后的表面，以预设滚压力对长尺寸外圆工件表面进行滚压加工，使长尺寸外圆工件符合使用条件的表面；当加工结束后，停止激光头(1)熔覆，长尺寸外圆工件退出外圆滚压刀(8)，清洗长尺寸外圆工件。

2.根据权利要求1所述的长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，其特征在于：所述双向螺杆(13)上螺纹为梯形螺纹，双向螺杆(13)以螺杆中心为界限两侧螺纹旋向不同。

3.根据权利要求1所述的长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，其特征在于：使用的滚压刀的驱动方式为液压驱动或电磁驱动方式，根据所需滚压力大小驱动方式：滚压力大于3.5MPa适用于液压驱动，滚压力小于等于3.5MPa适用于电磁驱动。