本發(fā)明涉及表面處理，尤其涉及一種傳動軸機(jī)器人自動激光熔覆機(jī)。

背景技術(shù)：

1、隨著近些年國產(chǎn)激光發(fā)生器的相繼問世，激光發(fā)生器的穩(wěn)定性大幅提升，價(jià)格相對于進(jìn)口來說算是比較便宜，激光類機(jī)械設(shè)備在國內(nèi)越來越多的得到普及和應(yīng)用，激光熔覆也在各個領(lǐng)域嶄露頭角，尤其是在機(jī)械性能要求較高的領(lǐng)域，比如大型船只，盾構(gòu)機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等等，備受青睞。

2、在大型船只制造過程中，其傳動軸是關(guān)鍵核心部件之一，不僅要求傳動軸的綜合力學(xué)性能達(dá)標(biāo)，還要求其在海洋中復(fù)雜的環(huán)境下不被腐蝕。為了滿足大型船只的傳動軸既能耐磨耐腐蝕的性能，同時又不影響其內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，激光熔覆無疑是最佳選擇。在激光熔覆過程中，根據(jù)使用要求可以選用不同的金屬粉末(常用的有鎳基，鈷基，鈦基等復(fù)合材料和陶瓷)經(jīng)過激光輻照后瞬間熔化，在激光輻照的位置形成熔池，然后快速冷卻凝固形成包覆層，使金屬粉末與工件基體達(dá)到冶金結(jié)合，形成一體。在激光熔覆整個過程中，局部熔覆時間短，效率高，熔覆層薄，對零件基體的表面破壞深度比較淺，集中熱量小。從微觀角度來看，激光熔覆使金屬粉末和零件基體達(dá)到分子級別結(jié)合，保證了強(qiáng)度，同時又沒有改變零件基體的晶體結(jié)構(gòu)，保持了零件基體所有之前的各項(xiàng)物理和化學(xué)性能，冷卻后零件基體的變形量比較小，包覆層比較薄(一般不超過1mm)內(nèi)部熱應(yīng)力可以忽略不計(jì)；與其對應(yīng)的宏觀表現(xiàn)為，激光熔覆速度快，不破壞零件基體的原有性能，整體變形量微小，表面強(qiáng)度和致密性高，無內(nèi)應(yīng)力，不用進(jìn)行熱處理即可使用。鑒于以上特點(diǎn)，激光熔覆用于大型船只的傳動軸的表面處理，可以大大提高效率，縮短生產(chǎn)周期。與此同時，激光熔覆還能對傳動軸進(jìn)行快速的表面修復(fù)，使磨損嚴(yán)重導(dǎo)致失效的零件能夠變廢為寶。像大型船只，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，盾構(gòu)機(jī)等的主軸，造價(jià)非常昂貴，使用磨損后，如果重新制造成本比較高，工期長，對其進(jìn)行表面修復(fù)后，經(jīng)過精加工后重復(fù)利用，節(jié)約了大量經(jīng)濟(jì)成本和時間。

3、與傳統(tǒng)的表面修復(fù)技術(shù)相比，激光熔覆表面修復(fù)技術(shù)更適合精度要求高和力學(xué)性能要求高的零部件。無論用氣保焊還是埋弧焊等，在堆焊過程中都會聚集大量的內(nèi)能，使工件基體內(nèi)部發(fā)生物理變化，影響了零件的性能，同時在外觀上可以看出有明顯的彎曲變形，堆焊完成后需要熱處理消除內(nèi)應(yīng)力，再進(jìn)行加工和表面處理，加工時預(yù)留的加工余量比較大。激光熔覆后的零部件，無須進(jìn)行熱處理，可以直接加工后用磨床進(jìn)行研磨后即可投入使用，加工余量小(不超過1mm)工藝流程少，方便快捷。

4、對于精密的細(xì)小零部件進(jìn)行激光熔覆非常的方便，但是，對于大型零部件進(jìn)行激光熔覆比較困難，其主要問題在于，大型零部件的質(zhì)量比較重，而激光熔覆的速度比較快，在激光熔覆的時候，零部件需要快速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時還要保證零部件的外圓跳動比較小(一般不大于0.1mm)，整個激光熔覆的過程中，零部件的彎曲變形量不超過0.2mm。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了實(shí)現(xiàn)對大型傳動軸的表面進(jìn)行激光熔覆，本發(fā)明采用了頭尾架的夾持方式，中間用滾輪架輔助支撐，傳動軸在快速旋轉(zhuǎn)的時候，激光槍和送粉器隨機(jī)器人行走來完成對工件整個表面的激光熔覆過程。

2、一種傳動軸機(jī)器人自動激光熔覆機(jī)，機(jī)床底座放置在機(jī)床墊鐵上面，動力頭架固定在機(jī)床底座的一端，柔性頂尖放置在機(jī)床底座的另一端，機(jī)床底座的上面安裝精密升降托輥，精密升降托輥上面放置工件，動力頭架通過卡盤夾緊工件，柔性頂尖通過頂尖頂緊工件，通過鎖緊板螺栓鎖緊精密升降托輥和柔性頂尖；機(jī)床底座的一側(cè)設(shè)置機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的上部分布設(shè)置六軸機(jī)器人、送粉器、機(jī)器人控制柜；六軸機(jī)器人上設(shè)置與工件相配合的激光槍。

3、優(yōu)選的是，本發(fā)明的機(jī)床底座長度方向的兩側(cè)設(shè)置防護(hù)板導(dǎo)軌，可移動防護(hù)罩在機(jī)床底座上沿著防護(hù)板導(dǎo)軌自由移動，可移動防護(hù)罩上面安裝有護(hù)目玻璃。

4、優(yōu)選的是，本發(fā)明的動力頭架包括與卡盤連接的三爪卡盤，三爪卡盤的中心位置設(shè)置輔助頂尖，回轉(zhuǎn)支承的外圈固定在頭架箱體上保持不動，內(nèi)圈帶有齒輪并與連接法蘭連接固定，三爪卡盤再與連接法蘭用螺栓連接固定，輔助頂尖保持在三爪卡盤的中心位置后與連接法蘭連接固定，在驅(qū)動齒輪的作用下，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈、連接法蘭、輔助頂尖和三爪卡盤一起轉(zhuǎn)動；伺服電機(jī)和減速機(jī)通過減速機(jī)安裝板固定安裝在頭架箱體上，減速機(jī)軸與驅(qū)動齒輪套合，并用擋圈從反面鎖緊驅(qū)動齒輪，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上面的螺釘來調(diào)節(jié)驅(qū)動齒輪與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈的間隙。

5、優(yōu)選的是，本發(fā)明的柔性頂尖放置在機(jī)床底座上的頂尖底座，頂尖底座的側(cè)面安裝有靠輪機(jī)構(gòu)，頂尖底座的側(cè)下方和側(cè)上方分別安裝有驅(qū)動機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括減速機(jī)、電機(jī)、減速機(jī)安裝板、驅(qū)動軸和驅(qū)動齒輪，驅(qū)動齒輪與位于機(jī)床底座側(cè)面的齒條嚙合傳動；液壓系統(tǒng)包括泵站和液壓缸，泵站上設(shè)有壓力表和穩(wěn)壓閥，并通過電控系統(tǒng)在觸摸屏上來控制和顯示相關(guān)數(shù)據(jù)；液壓缸的缸體與頂尖尾座連接固定，液壓缸的伸縮軸與滑套相連接，滑套(在尾座頂尖里面沿著導(dǎo)向鍵滑動，頂尖插入滑套并隨著液壓缸的伸縮軸進(jìn)行伸縮運(yùn)動；增高連接座將頂尖底座與頂尖尾座固定連接在一起。

6、優(yōu)選的是，本發(fā)明的精密升降托輥包括對開式滾輪架、升降機(jī)構(gòu)、側(cè)方輔助機(jī)構(gòu)；對開式滾輪架放置在滾輪架連接板上面用螺釘固定，滾輪架連接板分布與第一絲桿升降機(jī)、第二絲桿升降機(jī)的螺母固定連接，第一絲桿升降機(jī)、第二絲桿升降機(jī)的底座分布固定在滾輪架底座上面，第一絲桿升降機(jī)、第二絲桿升降機(jī)之間采用過渡連接軸和剛性聯(lián)軸器連接，第一絲桿升降機(jī)的輸入軸與傳動軸用剛性聯(lián)軸器連接，傳動軸末端穿過軸承座及軸承，尾部安裝有手輪，軸承座固定在滾輪架底座右側(cè)；在滾輪架底座的兩側(cè)安裝有滑塊，直線導(dǎo)軌固定安裝在側(cè)面輔助板上，左右兩側(cè)的側(cè)面輔助板通過輔助連接板連接在一起，輔助連接板與滾輪架連接板固定安裝在一起，當(dāng)滾輪架升降的時候，側(cè)面輔助板、直線導(dǎo)軌和輔助連接板一起升降；在滾輪架底座的內(nèi)部安裝有滾輪升降機(jī)構(gòu)，小滾輪里面的軸承內(nèi)圈與連桿和拉桿通過連接銷鉸接在一起，連桿與固定銷鉸接在一起，固定銷鉸接在滾輪架底座上，旋轉(zhuǎn)升降螺釘，滾輪機(jī)構(gòu)在滾輪架底座的滑槽上移動，并同時迫使拉桿移動從而帶動連桿轉(zhuǎn)動，此時小滾輪向下伸出與機(jī)床底座的導(dǎo)軌面接觸并反向支撐起整個滾輪架機(jī)構(gòu)，精密滾輪架機(jī)構(gòu)在機(jī)床軌道上通過小滾輪來回移動，當(dāng)其移動到所需的位置后，再反向調(diào)節(jié)升降螺釘，由于重力作用，連桿反向轉(zhuǎn)動，小滾輪縮回到滾輪架底座的里面，此時精密滾輪架完全放置在機(jī)床導(dǎo)軌上。

7、優(yōu)選的是，本發(fā)明的對開式滾輪架包括托輥底座，托輥底座的導(dǎo)向槽里面設(shè)置第一托輥、第二托輥，第一托輥、第二托輥分別由第一梯形絲桿、第二梯形絲桿驅(qū)動；每個梯形絲桿一端用帶座軸承和側(cè)面安裝板里面的推力球軸承固定，另一端由軸承座及軸承固定，梯形絲桿螺母與托輥連接，托輥上的滾輪能夠自由轉(zhuǎn)動；用扳手轉(zhuǎn)動第二梯形絲桿，絲桿螺母帶動第二托輥移動；用扳手轉(zhuǎn)動傳動軸，經(jīng)過齒輪副傳動，第一梯形絲桿上的螺母帶動第一托輥移動。

8、優(yōu)選的是，本發(fā)明的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)包括用于安裝激光槍和六軸機(jī)器人的增高座，增高座固定安裝在移動滑板上面，送粉器和機(jī)器人控制器固定在電氣放置平臺上位于機(jī)器人的兩側(cè)，電氣放置平臺固定在移動滑板上面，移動滑板下面安裝有滑塊，與大底座上面的直線導(dǎo)軌組成移動副，滑板上面所有部件隨著移動滑板一起由齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳動而做直線移動；所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)包括固定安裝在大底座上的相互配合的行走齒輪、行走齒條，移動滑板上固定安裝減速機(jī)安裝板，減速機(jī)安裝板上設(shè)置第一電機(jī)減速機(jī)、第二電機(jī)減速機(jī)，第一電機(jī)減速機(jī)、第二電機(jī)減速機(jī)的輸出軸分布連接行走齒輪。

9、優(yōu)選的是，本發(fā)明的直線導(dǎo)軌上安裝風(fēng)琴罩，風(fēng)琴罩安裝板和風(fēng)琴罩導(dǎo)向板固定在大底座上。

10、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

11、1、實(shí)現(xiàn)對大型傳動軸的激光熔覆，主要對象為大型船只的驅(qū)動軸和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的扇葉轉(zhuǎn)軸等。

12、2、柔性頂尖能夠保證工件被壓緊而不會彎曲。激光熔覆時工件的溫度會升高，由于熱脹冷縮，工件會伸長，如果頂尖不是柔性，對于5米以上的長軸，就會出現(xiàn)被壓彎的現(xiàn)象。

13、3、可升降精密滾輪架，既能夠支撐起大質(zhì)量的工件，又能夠上下左右調(diào)節(jié)，使圓形工件與動力頭架保持同心度，從而保證了熔覆層在360度方向上的厚度均勻。

14、4、滾輪架行走機(jī)構(gòu)能夠使其移動到范圍內(nèi)的任意位置，以適應(yīng)不同長度的工件進(jìn)行激光熔覆，調(diào)節(jié)過程方便簡單，無需行車吊起，節(jié)約時間。

15、5、機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，擴(kuò)大了激光熔覆的行程，適用于較長的工件(目前最大的工件長度為20米)。

16、6、將機(jī)器人和激光裝置以及機(jī)床進(jìn)行整合，使三者在一個控制系統(tǒng)里面，根據(jù)不同的要求來修改參數(shù)，進(jìn)而對不同性能要求的產(chǎn)品進(jìn)行激光熔覆。

17、7、本發(fā)明的傳動軸機(jī)器人自動激光熔覆機(jī)，極大的提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了成本，縮短了生產(chǎn)周期，同時也降低了生產(chǎn)工人的勞動強(qiáng)度，使大型船只和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動軸表面處理更加高效和簡便。