一種連桿杠桿式結(jié)構(gòu)粉末匯聚點(diǎn)可調(diào)的激光同軸送粉噴嘴的制作方法

本發(fā)明涉及一種連桿杠桿式結(jié)構(gòu)粉末匯聚點(diǎn)可調(diào)的激光同軸送粉噴嘴。

背景技術(shù)：

隨著激光熔覆技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)用途的增加，加工零件的幾何形狀越來越復(fù)雜。在加工過程中，熔覆軌跡的寬度往往需要改變。在加工過程中，通過直接在豎直方向移動(dòng)激光熔覆頭，改變激光光束焦點(diǎn)的位置，從而改變工件表面光斑的大小，在線改變?nèi)鄹曹壽E寬度。普通的激光同軸送粉噴嘴并不能在線實(shí)時(shí)根據(jù)激光光束焦點(diǎn)的位置調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)位置，粉末匯聚點(diǎn)會(huì)偏離加工零件平面，不能實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、性能良好的熔覆層，成型效率、粉末匯聚性和粉末利用率不高，這無疑限制了激光熔覆技術(shù)的推廣應(yīng)用，需要一種經(jīng)濟(jì)、高效的結(jié)構(gòu)來滿足實(shí)際的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可在激光光束焦點(diǎn)位置改變時(shí)，同步調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)的位置的連桿杠桿式粉末匯聚點(diǎn)可調(diào)的送粉噴嘴。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：

一種連桿杠桿式結(jié)構(gòu)粉末匯聚點(diǎn)可調(diào)的激光同軸送粉噴嘴，包括熔覆頭，所述熔覆頭沿豎直方向的上方設(shè)有激光入口，所述熔覆頭沿豎直方向的下方設(shè)有激光出口；

所述熔覆頭外設(shè)有送粉管，送粉管通過可調(diào)節(jié)送粉管與熔覆頭之間的夾角的角度調(diào)節(jié)裝置安裝在熔覆頭四周；送粉管的出口向下并向激光出口靠攏，且送粉管的中軸線的延長線與熔覆頭的中軸線的延長線相交，以保證來自激光出口的激光與來自送粉管的出口的粉體匯聚；

所述角度調(diào)節(jié)裝置包括套設(shè)在熔覆頭上的套筒，所述套筒的一側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)套筒沿熔覆頭外壁上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且所述套筒和所述熔覆頭之間設(shè)有引導(dǎo)套筒僅沿豎直方向滑動(dòng)的導(dǎo)向裝置；所述送粉管靠近進(jìn)口的一端通過連桿與套筒相連，連桿的一端與送粉管鉸接，連桿的另一端與套筒鉸接；所述送粉管靠近出口的一端鉸接在熔覆頭上；

還包括中央控制器，所述中央控制器與驅(qū)動(dòng)裝置相連。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括絲杠電機(jī)和絲杠螺母，所述絲杠電機(jī)位于套筒的上方，且絲杠電機(jī)的輸出軸垂直向下，與所述輸出軸相嚙合的絲杠螺母固定在套筒上，所述中央控制器與絲杠電機(jī)相連。

進(jìn)一步，所述絲杠電機(jī)通過支架固定在熔覆頭的一側(cè)，所述絲杠螺母通過連接板固定在套筒的頂面上，所述絲杠電機(jī)的輸出軸穿過絲杠螺母并與絲杠螺母相嚙合。

進(jìn)一步，還包括提示裝置，所述提示裝置包括固定在所述支架上的光電位置傳感器，所述光電位置傳感器具有開口向下的光敏面，所述連接板上設(shè)有向上的擋板，所述擋板對(duì)準(zhǔn)所述光電位置傳感器的開口，所述開口位于所述擋板的運(yùn)動(dòng)軌跡上，且所述光電位置傳感器與中央控制器相連，所述光電位置傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)輸送給中央控制器，中央控制器連接有報(bào)警器，當(dāng)光電位置傳感器檢測(cè)到擋板進(jìn)入所述開口內(nèi)時(shí)，中央控制器驅(qū)動(dòng)報(bào)警器動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述光電位置傳感器呈水平設(shè)置的U形，所述擋板呈L形，且所述擋板的水平面通過螺栓和螺母固定在連接板上。

進(jìn)一步，所述送粉管靠近進(jìn)口的一端和所述套筒的外壁上分別設(shè)有第一鉸接座和第二鉸接座，所述連桿的兩端分別與第一鉸接座和第二鉸接座軸連接；所述送粉管靠近出口的一端固定設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，所述熔覆頭外壁上設(shè)有第三鉸接座，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿與第三鉸接座軸連接。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)向裝置包括相互配合的導(dǎo)向槽和導(dǎo)向鍵，所述導(dǎo)向槽豎直開設(shè)在套筒內(nèi)壁上，所述導(dǎo)向鍵沿豎直方向固定設(shè)置在熔覆頭外壁上，所述套筒沿所述導(dǎo)向鍵上下滑動(dòng)。

進(jìn)一步，所述套筒的外周邊上等間距設(shè)有3個(gè)送粉管。

在激光光束焦點(diǎn)位置改變的同時(shí)，本發(fā)明通過角度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整送粉管的傾斜角度，以同步調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)的位置，確保粉末匯聚點(diǎn)始終落在加工零件表面。

本發(fā)明還配置有包括U槽型光電位置傳感器的提示裝置，用于防止套筒超過行程時(shí)與熔覆頭發(fā)生碰撞，也可以作為絲杠電機(jī)定位原點(diǎn)。采用提示裝置在激光熔覆領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、性能良好的熔覆層以及提高粉末匯聚性和利用率具有重要作用。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：

1.在改變激光離焦量的同時(shí)，本發(fā)明能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)，讓粉末匯聚點(diǎn)始終落在加工零件表面，實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、性能良好的熔覆層且熔覆軌跡寬度可變。

2.在不同的激光熔覆加工過程中，所用的粉末密度、粒度，以及送粉速率、載氣輸送速率都會(huì)有所不同，這些參數(shù)都會(huì)引起粉末匯聚點(diǎn)的變化，本發(fā)明可以在一定范圍內(nèi)方便的調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)的位置。

3.采用同軸陣列粉管式送粉，能確保粉末流匯聚的均勻性。

4.粉末流在載氣的作用下，能在熔覆區(qū)形成均勻的“粉末簾”，能確保粉末的均勻性、穩(wěn)定性。

5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，在制造工藝上易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正視圖

圖2是本發(fā)明的軸測(cè)圖

圖3是角度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖4是套筒、第二鉸接座和連接板的正視圖

圖5是圖4的俯視圖

具體實(shí)施方式

參照附圖，一種連桿杠桿式結(jié)構(gòu)粉末匯聚點(diǎn)可調(diào)的激光同軸送粉噴嘴，包括熔覆頭1，所述熔覆頭1沿豎直方向的上方設(shè)有激光入口，所述熔覆頭沿豎直方向的下方設(shè)有激光出口；激光器的激光光束從激光入口射入，并從激光出口出，以匯聚到加工零件表面

所述熔覆頭1外設(shè)有送粉管7，送粉管7通過可調(diào)節(jié)送粉管7與熔覆頭1之間的夾角的角度調(diào)節(jié)裝置安裝在熔覆頭1四周；送粉管7的出口向下并向激光出口靠攏，且送粉管7的中軸線的延長線與熔覆頭1的中軸線的延長線相交，以保證來自激光出口的激光與來自送粉管7的出口的粉體匯聚；

所述角度調(diào)節(jié)裝置包括套設(shè)在熔覆頭1上的套筒11，所述套筒11的一側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)套筒11沿熔覆頭1外壁上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且所述套筒11和所述熔覆頭1之間設(shè)有引導(dǎo)套筒11僅沿豎直方向滑動(dòng)的導(dǎo)向裝置；所述送粉管7靠近進(jìn)口的一端通過連桿8與套筒11相連，連桿8的一端與送粉管7鉸接，連桿8的另一端與套筒11鉸接；所述送粉管7靠近出口的一端鉸接在熔覆頭1上；

還包括中央控制器，所述中央控制器與驅(qū)動(dòng)裝置相連，以控制驅(qū)動(dòng)裝置。

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括絲杠電機(jī)2和絲杠螺母4，所述絲杠電機(jī)2位于套筒11的上方，且絲杠電機(jī)2的輸出軸5垂直向下，與所述輸出軸5相嚙合的絲杠螺母4固定在套筒11上，所述中央控制器與絲杠電機(jī)2相連。

所述絲杠電機(jī)2通過支架16固定在熔覆頭1的一側(cè)，所述絲杠螺母4通過連接板6固定在套筒11的頂面上，所述絲杠電機(jī)2的輸出軸5穿過絲杠螺母4并與絲杠螺母4相嚙合。

還包括提示裝置，所述提示裝置包括固定在所述支架16上的光電位置傳感器10，所述光電位置傳感器10具有開口向下的光敏面；所述連接板6上設(shè)有向上的擋板3，所述擋板3對(duì)準(zhǔn)所述光電位置傳感器10的開口，所述開口位于所述擋板3的運(yùn)動(dòng)軌跡上，且所述光電位置傳感器10與中央控制器相連，所述光電位置傳感器10將檢測(cè)到的信號(hào)輸送給中央控制器，中央控制器連接有報(bào)警器，當(dāng)光電位置傳感器10檢測(cè)到擋板3進(jìn)入所述開口內(nèi)時(shí)，中央控制器驅(qū)動(dòng)報(bào)警器動(dòng)作，提醒套筒11已到位，且中央控制器控制絲杠電機(jī)2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述光電位置傳感器10呈水平設(shè)置的U形，所述擋板3呈L形，擋板3包括水平面和豎直面，且所述擋板3的水平面通過螺栓和螺母固定在連接板6上，所述擋板的豎直面對(duì)準(zhǔn)光電位置傳感器10的開口，且所述開口位于所述擋板3的豎直面上的運(yùn)動(dòng)軌跡上。

所述送粉管7靠近進(jìn)口的一端和所述套筒11的外壁上分別設(shè)有第一鉸接座13和第二鉸接座12，所述連桿8的兩端分別與第一鉸接座13和第二鉸接座12軸連接；所述送粉管7靠近出口的一端固定設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)桿14，所述熔覆頭1外壁上設(shè)有第三鉸接座15，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿14與第三鉸接座15軸連接。

所述導(dǎo)向裝置包括相互配合的導(dǎo)向槽17和導(dǎo)向鍵9，所述導(dǎo)向槽17豎直開設(shè)在套筒11內(nèi)壁上，所述導(dǎo)向鍵9通過螺釘豎直設(shè)置在熔覆頭1外壁上，所述套筒11沿所述導(dǎo)向鍵9上下滑動(dòng)，確保所述套筒11僅沿豎直方向移動(dòng)。

所述套筒11的外周邊上等間距設(shè)有3個(gè)送粉管7。

絲杠電機(jī)2和光電位置傳感器10分別通過螺釘、螺栓固定在支架16上，支架16通過螺釘固定在熔覆頭1的側(cè)面，套筒11和熔覆頭1同軸間隙配合。

在加工過程中，當(dāng)需要調(diào)整熔覆軌跡的寬度時(shí)，沿豎直方向移動(dòng)熔覆頭1，可改變激光光束焦點(diǎn)的位置，從而改變工件表面光斑的大小，即改變?nèi)鄹曹壽E寬度。粉末匯聚點(diǎn)應(yīng)該始終落在加工零件表面，因此粉末匯聚點(diǎn)的位置也需要同步調(diào)整。絲杠電機(jī)2旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠螺母4沿豎直方向直線運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母4帶動(dòng)套筒11在豎直方向運(yùn)動(dòng)，套筒11進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)連桿8擺動(dòng)，從而改變3束送粉管7的傾斜角度，輸出的三束粉末匯聚點(diǎn)可以在豎直方向上調(diào)整并始終落在加工零件表面，即：

絲杠電機(jī)2為步進(jìn)電機(jī)，絲杠電機(jī)2正向旋轉(zhuǎn)引起絲杠螺母4豎直向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)套筒11豎直向下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)3根連桿8同時(shí)擺動(dòng)，送粉管7的傾斜程度變大，輸出的三束粉末匯聚點(diǎn)沿豎直方向上移。絲杠電機(jī)2反向旋轉(zhuǎn)引起絲杠螺母4豎直向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)套筒11豎直向上運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)3根連桿8同時(shí)擺動(dòng)，送粉管7的傾斜程度變小，輸出的三束粉末匯聚點(diǎn)沿豎直方向下移。

當(dāng)套筒11向上移動(dòng)到一定位置，光電位置傳感器10檢測(cè)到擋板3后，中央控制器控制絲杠電機(jī)2停止旋轉(zhuǎn)，套筒11停止運(yùn)動(dòng)，到達(dá)定位原點(diǎn)，避免發(fā)生碰撞。

本發(fā)明解決了激光光束焦點(diǎn)位置改變后，粉末匯聚點(diǎn)不能實(shí)時(shí)調(diào)整且偏離加工零件表面的問題，采用該連桿杠桿式結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、性能良好的熔覆層，提高成型效率、粉末匯聚性和粉末利用率具有積極作用。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。