CN207347659U - 一种小孔用激光熔覆加工头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小孔用激光熔覆加工头，包括光纤接头、准直镜、调整装置、固定装置、连接装置、熔覆头和辅助装置，所述光纤接头与所述准直镜固定连接，所述调整装置一端与所述准直镜活动连接，所述调整装置另一端与所述固定装置固定连接，所述熔覆头内设有聚焦镜、反射镜和送粉嘴，所述聚焦镜固定在所述熔覆头内，所述反射镜固定设置在所述熔覆头的端部，所述送粉嘴设在所述熔覆头的侧面，所述辅助装置包括隐藏式送粉通道，所述隐藏式送粉通道贯穿所述连接装置且通达所述熔覆头处，所述隐藏式送粉通道与所述送粉嘴相连接。送粉通道采用隐藏式结构，设在熔覆头和接杆内部，压缩了熔覆头外形尺寸，有利于加工更小更深孔，防止烟尘污染反射镜。

Description

一种小孔用激光熔覆加工头

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种小孔用激光熔覆加工头。

背景技术

激光熔覆加工过程是先利用高能激光热源将特定粉末材料熔化，与基体融合，在光束离开熔池后，材料溶液凝固形成实体的一种工艺方法。近年来随着高功率光纤激光技术发展，光纤激光有优良的激光特性和高光电转换效率，有逐步取代CO2激光的趋势。内孔熔覆加工也开始采用光纤激光。在常见的内孔激光熔覆加工生产中，熔覆受到空间的限制，难于加工直径小于80毫米的内孔表面，阻碍了激光熔覆加工的应用推广，而且，常见的激光熔覆加工头中，激光还没聚焦就已经出来，在熔覆加工头外面很远的地方才开始聚焦，这样很容易损坏保护镜，能量很高。

因此有必要设计一种小孔用激光熔覆加工头，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小孔用激光熔覆加工头，解决或部分解决了内孔激光熔覆加工中，受到小直径空间限制的问题，能够实现直径50毫米的小深孔工件内表面的激光熔覆加工。本装置直接接入光纤激光，可以与各类运动机构配合使用。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种小孔用激光熔覆加工头，包括光纤接头、准直镜、调整装置、固定装置、连接装置、熔覆头和辅助装置，所述光纤接头与所述准直镜固定连接，所述调整装置一端与所述准直镜活动连接，所述调整装置另一端与所述固定装置固定连接，所述连接装置与所述固定装置固定连接，所述熔覆头与所述连接装置固定连接，所述熔覆头内设有聚焦镜、反射镜和送粉嘴，所述聚焦镜固定在所述熔覆头内，所述反射镜固定设置在所述熔覆头的端部，所述送粉嘴设在所述熔覆头的侧面，所述辅助装置包括隐藏式送粉通道，所述隐藏式送粉通道贯穿所述连接装置且通达所述熔覆头处，且所述隐藏式送粉通道与所述送粉嘴相连接。

进一步地，所述辅助装置还包括冷水通道和气体通道，所述冷水通道和气体通道均贯穿所述连接装置，通达所述熔覆头处。

进一步地，所述连接装置包括第一连接杆和第二连接杆，所述第二连接杆一端与所述固定装置固定连接，所述第二连接杆另一端与所述第一连接杆一端活动连接，所述第一连接杆另一端与所述反射镜固定连接。

进一步地，所述连接装置还包括管路座，所述管路座一端与所述固定装置固定连接，所述管路座另一端所述连接装置固定连接。

进一步地，所述管路座和所述调整装置之间设有保护镜。

进一步地，所述隐藏式送粉通道的入口设置在所述管路座上，且所述管路座上安装有相应的粉管接头。

进一步地，所述熔覆头靠近送粉嘴处设有熔覆头出光孔。

进一步地，所述固定装置为固定架，所述固定架为T字形。

更进一步地，所述调整装置包括调整法兰，所述调整法兰与所述固定装置固定连接。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的一种小孔用激光熔覆加工头，送粉通道采用隐藏式结构，全部设计在熔覆头和接杆的内部，既压缩了熔覆头的外形尺寸也减轻重量，又有利于加工更小孔和更深孔。

2.本实用新型提供的一种小孔用激光熔覆加工头，激光依次经过光纤接头、准直镜、连接装置到达聚焦镜，聚焦后的激光经过反射镜，最后在最细的焦点处穿出熔覆头，照射到熔覆加工部位，扩大了激光内孔熔覆的加工范围，能够实现激光内孔熔覆的最小孔径为50毫米，孔的熔覆深度为500毫米，解决或部分解决了内孔激光熔覆加工中，受到小直径空间限制的问题，能够实现直径50毫米的小深孔工件内表面的激光熔覆加工。

3.本实用新型提供的一种小孔用激光熔覆加工头，利用离焦加工工艺原理，激光经过反射镜后，在最细的焦点处穿出遮光板。遮光板上只有一个微小孔，巧妙地实现熔覆头内部与外界之间部分隔离，解决了光路***的密封防护问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种小孔用激光熔覆加工头的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种小孔用激光熔覆加工头中的送粉嘴的结构图；

1、反射镜；2、聚焦镜；3、第一连接杆；4、第二连接杆；5、管路座；6、保护镜；7、调整装置；8、准直镜；9、光纤接头；10、固定装置；11、送粉嘴；12、隐藏式送粉通道； 13、遮光板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图2所示，本实用新型实施例提供一种小孔用激光熔覆加工头，包括光纤接头9、准直镜8、调整装置7、固定装置10、连接装置、熔覆头和辅助装置，所述光纤接头9与所述准直镜8固定连接，所述调整装置7一端与所述准直镜8活动连接，所述调整装置7另一端与所述固定装置10固定连接，所述连接装置与所述固定装置10固定连接，所述熔覆头与所述连接装置固定连接，所述熔覆头内设有聚焦镜2、反射镜1和送粉嘴11，所述聚焦镜2 固定在所述熔覆头内，所述反射镜1固定设置在所述熔覆头的端部，所述送粉嘴11设在所述熔覆头的侧面，所述辅助装置包括隐藏式送粉通道12，所述隐藏式送粉通道12贯穿所述连接装置且通达所述熔覆头处，且所述隐藏式送粉通道12与所述送粉嘴11相连接。本实用新型实施例提供的一种小孔用激光熔覆加工头，送粉通道采用隐藏式结构，全部设计在熔覆头和接杆的内部，既压缩了熔覆头的外形尺寸也减轻重量，又有利于加工更小孔和更深孔。反射镜用来转折激光的方向。保证激光垂直照射到加工工件表面。调整装置可以调整准直镜的姿势，控制激光束的入射方向，保证激光束照射到聚焦镜的中心。本实用新型实施例，激光熔覆加工头的方案中，高能激光经过光纤接头进入准直镜，准直后的激光束穿过保护镜和连接装置到达聚焦镜，聚焦后的激光经过反射镜，最后在最细的焦点处穿出熔覆头，照射到熔覆加工部位，加热特定粉末材料，配合工件的旋转运动和轴向移动，实现小直径深孔工件内表面的激光熔覆加工的目的，激光经过反射镜1后在焦点位置，穿出熔覆头，在离开焦点的位置加工，所以穿出孔很小，通常直径只有1至2毫米，能有效防止烟尘污染反射镜。

优化上述实施例，如图1所示，所述连接装置包括第一连接杆3和第二连接杆4，所述第二连接杆4一端与所述固定装置10固定连接，所述第二连接杆4另一端与所述第一连接杆 3一端活动连接，所述第一连接杆3另一端与所述反射镜1固定连接。具体地，在本实施方式中，所述第二连接杆4一端通过螺栓与所述固定装置10活动连接，在其它实施方式中，所述第二连接杆4一端可通过其它方式如插销等与所述控制装置活动连接。具体地，在本实施方式中，所述第一连接杆3一端通过螺栓与所述第二接杆4另一端活动连接，在其它实施方式中，所述第一连接杆3一端可通过其它方式如插销等与所述第二接杆4固定连接。所述第一连接杆3另一端与所述反射镜1固定连接，在其它实施方式中，所述第一连接杆3的另一端可通过其它方式如轴销等与所述反射镜1固定连接。两根接杆用于延长熔覆加工点到固定支架的距离，可根据加工孔的深度配置接杆的长短。

优化上述实施例，如图1所示，所述连接装置还包括管路座5，所述管路座5一端与所述固定装置10固定连接，所述管路座5另一端所述连接装置固定连接。所述管路座5其支撑保护作用，本装置直接接入光纤激光，可以与各类运动机构配合使用。

优化上述实施例，如图1所示，所述管路座5和所述调整装置7之间设有保护镜6。所述保护镜4固定设置在所述调节装置与所述控制装置之间，用于保护准直镜3不受污染。具体地，在本实施方式中，所述保护镜6通过螺栓固定设置在所述调节装置与所述控制装置之间，在其它实施方式中，所述保护镜6可通过其它方式如轴销等固定设置在所述调节装置与所述控制装置之间。

优化上述实施例，如图1所示，所述隐藏式送粉通道12的入口设置在所述管路座5上，且所述管路座5上安装有相应的粉管接头。所述粉管接头在所述管路座5上通出来，方便加粉操作。

优化上述实施例，如图1所示，所述辅助装置还包括冷水通道和气体通道，所述冷水通道和气体通道均贯穿所述连接装置，通达所述熔覆头处，所述冷水通道和气体通道的入口也设置在管路座5上，且所述管路座5上安装有相应的接头。所述相应的接头在所述管路座5 上通出来，方便加水加气操作。冷水通道输送冷却水，用于冷却光路***和熔覆头。气体通道输送熔覆加工用的保护气。

优化上述实施例，如图1所示，所述熔覆头靠近送粉嘴11处设有熔覆头出光孔，所述熔覆头出光孔处设有遮光板13。激光熔覆加工头的方案中，高能激光经过光纤接头进入准直镜。准直后的激光束穿过保护镜和接杆到达聚焦镜。聚焦后的激光经过反射镜，最后在最细的焦点处穿出遮光板，照射到熔覆加工部位，加热特定粉末材料。实际的激光加工点离开了焦点的位置，称为离焦加工工艺。配合工件的旋转运动和轴向移动，实现小直径深孔工件内表面的激光熔覆加工的目的。

优化上述实施例，如图1所示，所述固定装置10为固定架，所述固定架为T字形。所述固定座10可以安装在机床平台或机器人手臂上。

优化上述实施例，如图1所示，所述调整装置7包括调整法兰，所述调整法兰与所述固定装置固定连接。所述调整法兰与所述固定装置固定连接。具体地，在本实施方式中，所述调整法兰通过螺栓与所述固定装置固定连接，在其它实施方式中，所述调整法兰可通过其它方式如轴销等与所述固定装置固定连接。

为了更清楚介绍本实用新型实施例，下面从本实用新型实施例的使用方法上予以介绍。

本实用新型实施例工作过程：固定座10安装在机床平台或机器人手臂上。激光通过光纤接头9进入到达准直镜8。准直镜8与光纤接头9一起固定在调整法兰上，使用调整法兰可以调整准直镜8的姿势，控制激光束的入射方向，保证激光束照射到聚焦镜2的中心。在调整装置7和管路座5之间设置保护镜6，其作用是在更换第一接杆3或第二接杆4时保护准直镜8不受污染。根据加工孔的深度配置接杆的长短，进行调节装置长度的控制，即安装或拆卸第一接杆3或第二接杆4。第一接杆3与第二接杆4用于延长焦点(熔覆加工部位)到固定座10的距离。高能激光经过光纤接头9进入准直镜8，准直后的激光束穿过保护镜6、第一接杆3和第二接杆4到达聚焦镜2，聚焦后的激光经过反射镜1，最后穿出熔覆头，照射到熔覆加工部位，加热特定粉末材料。在熔覆加工过程中，工件作旋转运动，熔覆加工头沿轴向直线移动，形成螺旋线加工轨迹，直到完成加工内孔表面的全部区域。

本实施例第一特点：利用了离焦加工工艺原理，激光经过反射镜1后在焦点位置，穿出熔覆头，在离开焦点的位置加工。所述出光孔和激光焦点位置重合。出光孔很小，通常直径只有1毫米。实现熔覆头内部与外界之间部分隔离，能有效防止烟尘污染反射镜和聚焦镜。本实施例第二特点：送粉通道12采用隐藏式结构，全部设计在熔覆头和接杆的内部，在管路座5的位置将通道引出到外面，送粉通道采用隐藏式结构，全部设计在熔覆头和接杆的内部，既压缩了熔覆头的外形尺寸也减轻重量。有利于加工更小孔和更深孔。本实施例第三特点：最小加工孔直径50mm，孔得深度可达500mm。能够快速修复工件受损的内孔表面。延长工件使用寿命，显著地提高了工件的使用价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：包括光纤接头(9)、准直镜(8)、调整装置(7)、固定装置(10)、连接装置、熔覆头和辅助装置，所述光纤接头(9)与所述准直镜(8)固定连接，所述调整装置(7)一端与所述准直镜(8)活动连接，所述调整装置(7)另一端与所述固定装置(10)固定连接，所述连接装置与所述固定装置(10)固定连接，所述熔覆头与所述连接装置固定连接，所述熔覆头内设有聚焦镜(2)、反射镜(1)和送粉嘴(11)，所述聚焦镜(2)固定在所述熔覆头内，所述反射镜(1)固定设置在所述熔覆头的端部，所述送粉嘴(11)设在所述熔覆头的侧面，所述辅助装置包括隐藏式送粉通道(12)，所述隐藏式送粉通道(12)贯穿所述连接装置且通达所述熔覆头处，且所述隐藏式送粉通道(12)与所述送粉嘴(11)相连接。

2.如权利要求1所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述辅助装置还包括冷水通道和气体通道，所述冷水通道和气体通道均贯穿所述连接装置，通达所述熔覆头处。

3.如权利要求1或2所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述连接装置包括第一连接杆(3)和第二连接杆(4)，所述第二连接杆(4)一端与所述固定装置(10)固定连接，所述第二连接杆(4)另一端与所述第一连接杆(3)一端活动连接，所述第一连接杆(3)另一端与所述反射镜(1)固定连接。

4.如权利要求1所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述连接装置还包括管路座(5)，所述管路座(5)一端与所述固定装置(10)固定连接，所述管路座(5)另一端所述连接装置固定连接。

5.如权利要求4所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述管路座(5)和所述调整装置(7)之间设有保护镜(6)。

6.如权利要求4所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述隐藏式送粉通道(12)的入口设置在所述管路座(5)上，且所述管路座(5)上安装有相应的粉管接头。

7.如权利要求1所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述熔覆头靠近送粉嘴(11)处设有熔覆头出光孔，所述熔覆头出光孔处设有遮光板(13)。

8.如权利要求1所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述固定装置(10)为固定架，所述固定架为T字形。

9.如权利要求1所述的小孔用激光熔覆加工头，其特征在于：所述调整装置(7)包括调整法兰，所述调整法兰与所述固定装置固定连接。