專利名稱：移動(dòng)式半導(dǎo)體激光模具修復(fù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)受損零件進(jìn)行修復(fù)、維護(hù)的裝備，具體地說(shuō)，是涉及一種用于現(xiàn) 場(chǎng)修復(fù)大型模具的裝備。
背景技術(shù)：
目前可采用的修復(fù)技術(shù)有電鍍、電弧或火焰堆焊、熱噴涂(火焰、等離子)等。電鍍 層一般很薄，不超過(guò)0. 03mm,而且與基體結(jié)合差，形狀損壞部位難于修復(fù)；在堆焊、熱噴涂 或噴焊時(shí)，熱量注人大，能量不集中，模具熱影響區(qū)大，易畸變甚至開(kāi)裂，噴涂層稀釋率大， 降低了基體和材料的性能，修復(fù)部位與零件的基體的結(jié)合很難達(dá)到原來(lái)零件的要求。相比 現(xiàn)有的修復(fù)技術(shù)，激光修復(fù)技術(shù)具有生產(chǎn)效率高，成本低，加工表面光潔，基本上無(wú)污染、無(wú) 噪聲，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。激光修復(fù)技術(shù)熱影響區(qū)小，修復(fù)層與基體之間為 冶金結(jié)合，因此解決了修復(fù)部位與零件基體結(jié)合不緊密的難題，結(jié)合部位達(dá)到了鍛件的要 求，滿足了零件的組織性能要求；但是現(xiàn)有的激光修復(fù)系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題系統(tǒng)體積龐 大，運(yùn)動(dòng)不靈活，處理速度不高，對(duì)復(fù)雜型面的處理能力較低；目前主要采用的CO2激光器和 YAG固體激光器的能量利用率都不高；當(dāng)前，對(duì)于大型零件(如水利發(fā)電機(jī)的葉片、大型的模具等)的修復(fù)大都采取停工 拆卸的方式，將零件搬運(yùn)到加工場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)加工，裝卸困難，搬運(yùn)工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，修復(fù)時(shí)間 長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了工廠的生產(chǎn)，給工廠造成極大的財(cái)產(chǎn)損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了免除零件的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的裝卸及搬運(yùn)工作以及提高零件的修復(fù)質(zhì)量，本發(fā)明提 供了一種移動(dòng)式激光修復(fù)裝備，該裝備不僅可以對(duì)零件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，免除裝卸搬運(yùn)的工 作風(fēng)險(xiǎn)，縮短修復(fù)時(shí)間，而且解決了修復(fù)部位與零件基體結(jié)合不緊的難題。本發(fā)明專利解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是針對(duì)當(dāng)前激光修復(fù)裝置體積龐 大，不便于移動(dòng)的缺點(diǎn)，本專利發(fā)明了移動(dòng)式半導(dǎo)體激光模具表面修復(fù)系統(tǒng)，其特征是由光 纖耦合傳輸?shù)母吖β拾雽?dǎo)體激光器、6軸全關(guān)節(jié)型機(jī)器人和同軸粉末噴嘴等集成。半導(dǎo)體 激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的一類激光器，由于其輸出的波長(zhǎng)相比與CO2激光器 和固體激光器都小，因而使其與金屬的耦合效率高，有效的激光功率高，加工性能好，而且 其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，使用簡(jiǎn)單可靠，維修要求較低，并且可以與光纖耦合，光纖傳 輸系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，柔性好，靈活方便，可以加工常規(guī)系統(tǒng)不容易加工的部位，實(shí)現(xiàn)零 件的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)；針對(duì)受損零件所處環(huán)境的復(fù)雜性，本專利采用多自由度的工業(yè)加工機(jī)器人。 激光加工機(jī)器人是激光器與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合的產(chǎn)物，其體積小、可編程、靈活方便，自由 度大，可以很大范圍內(nèi)伸向所需修復(fù)的任意部位，在狹小的空間中完成對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部 件的激光修復(fù)。同軸噴嘴無(wú)方向性，可以在程序控制下對(duì)大型模具復(fù)雜型面進(jìn)行修復(fù)。本專利還提出了半導(dǎo)體激光器、加工機(jī)器人和同軸粉末噴嘴等之間的集成方法。 半導(dǎo)體激光通過(guò)光纖導(dǎo)入到被抓持在機(jī)器人手腕上熔覆工作頭中，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直和聚焦后穿過(guò)同軸粉末噴嘴，照射工件表面，同時(shí)加熱粉末和工件表層材料，在程序控制下進(jìn)行掃描運(yùn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件表面修復(fù)。本發(fā)明的有益效果是免除裝卸搬運(yùn)零件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，實(shí)現(xiàn)了大型模具的現(xiàn) 場(chǎng)修復(fù)，縮短修復(fù)時(shí)間，而且提高了修復(fù)質(zhì)量，滿足了零件的組織性能要求。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。圖中，1工業(yè)機(jī)器人，2送粉器，3工件，4工作頭，5光纖，6半導(dǎo)體激光器，7激光控 制器，8計(jì)算機(jī)，9機(jī)器人控制器，10送粉控制器。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，具體實(shí)施過(guò)程如下1)在激光修復(fù)開(kāi)始前，首先對(duì)工件3受損部位進(jìn)行預(yù)處理，掃描提取受損部位的 三維實(shí)體模型；2)通過(guò)分層軟件對(duì)CAD模型進(jìn)行分層，得到STL文件；3)向系統(tǒng)中輸入材料熱物理參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及其他與工藝參數(shù)設(shè)計(jì)有關(guān)的數(shù)據(jù)， 再根據(jù)STL文件，生成每層的加工路徑、CNC代碼；4)計(jì)算機(jī)8向送粉控制器10輸送送粉指令來(lái)控制送粉器2的開(kāi)啟及其送粉率； 向激光控制器7輸送功率指令來(lái)控制半導(dǎo)體激光器6開(kāi)啟及其功率輸出；向機(jī)器人控制器 9輸送速度指令來(lái)控制工業(yè)機(jī)器人1的掃面路徑及其掃描速度。5)逐層修復(fù)，使零件恢復(fù)至原始尺寸或者接近原始尺寸。
權(quán)利要求
1.一套移動(dòng)式半導(dǎo)體激光修復(fù)裝備，實(shí)現(xiàn)形狀復(fù)雜、移動(dòng)不便的大型模具的現(xiàn)場(chǎng)激光 修復(fù)處理，其特征是由光纖耦合傳輸?shù)母吖β拾雽?dǎo)體激光器、6軸全關(guān)節(jié)型機(jī)器人和同軸 粉末噴嘴等集成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述移動(dòng)式半導(dǎo)體激光模具修復(fù)系統(tǒng)，其特征是采用體積、重量小 的半導(dǎo)體激光器和非固定安裝的工業(yè)機(jī)器人，可以方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作現(xiàn) 場(chǎng)模具激光修復(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述移動(dòng)式半導(dǎo)體激光修復(fù)系統(tǒng)，其特征是半導(dǎo)體激光通過(guò)光纖 導(dǎo)入到被抓持在機(jī)器人手腕上熔覆工作頭中，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直和聚焦后穿過(guò)同軸粉末噴嘴，照射 工件表面，同時(shí)加熱粉末和工件表層材料，在程序控制下進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件表面修
全文摘要
一種高效率、柔性化的形狀復(fù)雜模具激光修復(fù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由高功率半導(dǎo)體激光器、6軸全關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人和光纖導(dǎo)光系統(tǒng)等集成。本發(fā)明采用體積、重量小的半導(dǎo)體激光器和非固定安裝的工業(yè)機(jī)器人，可以方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模具的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。本發(fā)明提出了半導(dǎo)體激光器、工業(yè)機(jī)器人和激光工作頭等之間的集成方法半導(dǎo)體激光通過(guò)柔性好、靈活方便的光纖導(dǎo)光系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，到達(dá)抓持在工業(yè)機(jī)器人手腕中的激光工作頭，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直、聚焦后照射受損部位，同時(shí)加熱粉末和工件表層材料，在程序控制下對(duì)修復(fù)部位進(jìn)行逐層熔覆，實(shí)現(xiàn)受損部位的修復(fù)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型、超大型，不便搬運(yùn)的模具或零部件的現(xiàn)場(chǎng)加工處理，特別適合于多品種、多批量的柔性生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B23K26/00GK102126104SQ20101002210
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者劉繼常, 范滇元, 鐘志華 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)