本發(fā)明涉及刀剪加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆操作的五金刀剪激光熔覆工作站。

背景技術(shù)：

目前，在加工刀剪產(chǎn)品的傳統(tǒng)工藝中，提高刀剪材料性能的主要方法是通過(guò)熱處理的方式，但采用熱處理方法獲得的刀剪的刃部性能非常有限，例如硬度不高，耐磨性及耐腐蝕性較差。

激光熔覆技術(shù)作為改進(jìn)材料表面性能的一種新方法，其原理是通過(guò)在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束輻照加熱，使熔覆材料和基材表面薄層發(fā)生熔化并快速凝固，從而實(shí)現(xiàn)涂層材料和基層材料的冶金結(jié)合，獲得無(wú)孔、晶粒細(xì)小的顯微組織以及良好機(jī)械性能的熔覆層，而且激光熔覆層因具有良好的結(jié)合強(qiáng)度和高硬度，在提高材料的耐磨損方面顯示了優(yōu)越性。因此，目前激光熔覆技術(shù)在一些零件修復(fù)領(lǐng)域有所應(yīng)用，例如對(duì)軸類零件的表面修復(fù)，首先將軸類零件進(jìn)行加熱處理，使其達(dá)到激光熔覆處理的預(yù)熱溫度；然后將軸類零件固定在夾具上，例如三抓轉(zhuǎn)盤(pán)；最后通過(guò)機(jī)器人手臂控制激光熔覆頭完成對(duì)軸類零件的表面修復(fù)工作。在對(duì)多件零件進(jìn)行激光熔覆處理時(shí)，通過(guò)對(duì)零件的拆裝操作和激光熔覆操作的交替進(jìn)行完成激光熔覆處理。然而，采用目前常規(guī)的激光熔覆設(shè)備對(duì)刀剪進(jìn)行熔覆操作時(shí)，則存在著操作復(fù)雜，工作效率低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆操作的工作效率，本發(fā)明提出了一種用于對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆操作的五金刀剪激光熔覆工作站。該五金刀剪激光熔覆工作站包括激光熔覆頭、刀剪夾具和安裝臺(tái)，所述安裝臺(tái)上設(shè)有可以旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)；所述刀剪夾具與所述工作臺(tái)連接并沿所述工作臺(tái)圓周方向布置有至少兩個(gè)，形成至少兩個(gè)工位，用于刀剪的拆裝操作和熔覆操作；所述激光熔覆頭通過(guò)固定裝置與所述安裝臺(tái)固定連接，并與位于刀剪熔覆操作工位的刀剪夾具相對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，所述工作臺(tái)圓周方向均布有四個(gè)所述刀剪夾具，并沿同一方向形成安裝工位、加熱工位、熔覆工位和拆卸工位；該五金刀剪激光熔覆工作站還包括加熱器，所述加熱器與位于加熱工位的刀剪夾具相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，該五金刀剪激光熔覆工作站包括兩個(gè)加熱器，分別與位于加熱工位和熔覆工位的刀剪夾具相對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，所述安裝臺(tái)上設(shè)有升降裝置，所述升降裝置與所述加熱器連接。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述升降裝置包括固定架、升降平臺(tái)以及升降氣缸，其中所述固定架與所述安裝臺(tái)連接；所述升降平臺(tái)與所述固定架滑動(dòng)連接；所述升降氣缸的缸體與所述固定架連接，所述升降氣缸的活塞桿與所述升降平臺(tái)連接；所述加熱器與所述升降平臺(tái)連接。

優(yōu)選的，所述固定裝置包括安裝架、水平伺服結(jié)構(gòu)、豎直伺服結(jié)構(gòu)和伺服運(yùn)動(dòng)控制器，其中所述安裝架與所述安裝臺(tái)連接；所述水平伺服結(jié)構(gòu)與所述安裝架連接，所述豎直伺服機(jī)構(gòu)與所述水平伺服機(jī)構(gòu)連接；所述伺服運(yùn)動(dòng)控制器與所述水平伺服結(jié)構(gòu)和所述豎直伺服機(jī)構(gòu)連接；所述激光熔覆頭與所述豎直伺服結(jié)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)沿水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述刀剪夾具包括位于同一個(gè)安裝板上的氣缸和高度調(diào)節(jié)組件；其中所述氣缸的端部連接有壓緊塊；所述高度調(diào)節(jié)組件與所述壓緊塊對(duì)應(yīng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪的高度調(diào)整和固定。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高度調(diào)節(jié)組件包括設(shè)有滑槽的高度調(diào)節(jié)架，L型的高度調(diào)節(jié)塊以及第一螺桿；所述高度調(diào)節(jié)塊的連接端位于所述滑槽內(nèi)部，所述高度調(diào)節(jié)塊的支撐端伸出所述高度調(diào)節(jié)架；所述第一螺桿的螺紋端與所述高度調(diào)節(jié)塊連接，所述第一螺桿的螺帽端與所述高度調(diào)節(jié)架連接；所述高度調(diào)節(jié)塊通過(guò)第一螺桿實(shí)現(xiàn)在滑槽內(nèi)部位置的調(diào)整。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高度調(diào)節(jié)塊的支撐端的橫截面為多邊形。更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高度調(diào)節(jié)塊的連接端與所述高度調(diào)節(jié)塊的支撐端為可拆卸的間隙配合連接。

采用本發(fā)明的五金刀剪激光熔覆工作站對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆操作具有以下效果：

1、本發(fā)明的五金刀剪激光熔覆工作站通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)式的工作臺(tái)與至少兩個(gè)刀剪夾具的配合使用，從而至少形成用于刀剪拆裝操作和熔覆操作的兩個(gè)工位。這樣在采用本發(fā)明的五金刀剪激光熔覆工作站對(duì)多件刀剪進(jìn)行激光熔覆操作時(shí)，當(dāng)其中一個(gè)刀剪夾具位于熔覆工位的時(shí)候，另外一個(gè)刀剪夾具則位于拆裝工位，從而使刀剪的熔覆操作和拆裝操作同時(shí)進(jìn)行，省去了拆裝操作和熔覆操作交替操作時(shí)兩者之間的等待時(shí)間，從而提高對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆操作的工作效率。

2、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置加熱器，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪的快速加熱和保溫操作。將常規(guī)激光熔覆操作中對(duì)刀剪先加熱后安裝的工作流程，改進(jìn)為先安裝后加熱的工作流程，這樣不僅提高了安裝操作的安全性和便捷性，而且縮短了刀剪完成加熱和進(jìn)行熔覆操作之間的時(shí)間，減少了刀剪的熱量損失，從而保證了激光熔覆操作的效果。此外，通過(guò)加熱器的保溫操作，保證了在熔覆操作過(guò)程中刀剪基材溫度的穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步提高熔覆效果。

3、本發(fā)明通過(guò)采用水平伺服機(jī)構(gòu)和豎直伺服結(jié)構(gòu)替代常規(guī)機(jī)器人手臂進(jìn)行激光熔覆頭的控制操作，這樣將三維控制調(diào)整為二維控制在滿足激光熔覆頭沿刀剪的刀刃方向完成熔覆操作的情況下，不僅可以降低對(duì)激光熔覆頭操作的復(fù)雜性和誤差，而且可以大大降低設(shè)備的制造和維護(hù)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明五金刀剪激光熔覆工作站的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中刀剪夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中高度調(diào)節(jié)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中高度調(diào)節(jié)塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中高度調(diào)節(jié)塊的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明五金刀剪激光熔覆工作站的結(jié)構(gòu)示意圖，該五金刀剪激光熔覆工作站包括安裝臺(tái)1、工作臺(tái)2、刀剪夾具3、加熱器41和42、激光熔覆頭5。其中工作臺(tái)2固定在安裝臺(tái)1上，并在電機(jī)6的帶動(dòng)下每次旋轉(zhuǎn)90度。刀剪夾具3與工作臺(tái)2固定連接，在本發(fā)明中沿工作臺(tái)2的同一圓周方向均布有四個(gè)刀剪夾具3，并形成四個(gè)工位，即安裝工位、加熱工位、熔覆工位和拆卸工位，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪的安裝操作、預(yù)加熱操作、激光熔覆操作和拆卸操作。本發(fā)明的五金刀剪激光熔覆工作站通過(guò)在可以旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)2上設(shè)置四個(gè)刀剪夾具3形成四個(gè)不同的操作工位，并且刀剪夾具3隨工作臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)依次進(jìn)入不同操作工位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪的安裝、加熱、熔覆和拆卸的不間斷操作，提高刀剪的熔覆操作效率。

本發(fā)明中的兩個(gè)加熱器41和42優(yōu)選為高頻加熱器，以便提高對(duì)金屬刀剪的加熱效率和加熱速度。其中加熱器41的加熱端與位于加熱工位的刀剪夾具3相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆前的預(yù)加熱操作；加熱器42的加熱端與位于熔覆工位的刀剪夾具3相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀剪進(jìn)行激光熔覆時(shí)的保溫操作。此時(shí)，通過(guò)加熱器41與位于可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)2上的刀剪夾具3相配合，可以縮短刀剪完成預(yù)加熱到進(jìn)行激光熔覆之間的時(shí)間，從而減少刀剪基材的熱量散失，提高操作效率。此外，在加熱器42的輔助加熱作用下，使進(jìn)行激光熔覆操作中的刀剪可以維持在穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，從而保證熔覆效果，滿足熔覆層對(duì)硬度、耐磨性和耐腐蝕性的要求。

進(jìn)一步優(yōu)選，結(jié)合圖2，在安裝臺(tái)1上設(shè)有一個(gè)升降裝置7，升降裝置7包括升降氣缸71、升降平臺(tái)72、固定架73。固定架73與安裝臺(tái)1固定連接，升降平臺(tái)72通過(guò)線性滑軌模組74與固定架73連接，升降氣缸71的缸體與固定架73固定連接，升降氣缸71的活塞桿與升降平臺(tái)72連接，從而在升降氣缸71的帶動(dòng)下升降平臺(tái)72相對(duì)固定架73上下移動(dòng)。同時(shí)，兩個(gè)加熱器41和42與升降平臺(tái)72固定連接，這樣加熱器41和42可以沿固定架73的豎直方向調(diào)整高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸的刀剪進(jìn)行加熱和保溫操作。此外，在加熱器的加熱端設(shè)有溫度傳感器43，通過(guò)溫度傳感器43對(duì)刀剪基材溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將溫度信號(hào)傳遞至電腦控制器，再由電腦控制器控制升降氣缸71工作，進(jìn)而調(diào)整加熱器41和42的加熱端與刀剪之間的距離，使其對(duì)刀剪達(dá)到最佳的加熱和保溫效果，從而進(jìn)一步提高激光熔覆的效果。

此外，結(jié)合圖3，本發(fā)明中激光熔覆頭5通過(guò)固定裝置8與安裝臺(tái)1固定連接，并與位于熔覆工位的刀剪夾具3相對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位于熔覆工位的刀剪進(jìn)行激光熔覆操作。其中，固定裝置8包括安裝架81、水平伺服機(jī)構(gòu)82和豎直伺服機(jī)構(gòu)83，其中安裝架81與安裝臺(tái)1固定連接，水平伺服機(jī)構(gòu)82與安裝架81連接，豎直伺服結(jié)構(gòu)83與水平伺服結(jié)構(gòu)82垂直連接，同時(shí)激光熔覆頭5與豎直伺服機(jī)構(gòu)83連接，并且在水平伺服機(jī)構(gòu)82和豎直伺服機(jī)構(gòu)83的一端各設(shè)有一個(gè)伺服控制器9。這樣在伺服控制器9的控制下，實(shí)現(xiàn)激光熔覆頭5沿水平方向和豎直方向的移動(dòng)。此外，通過(guò)調(diào)整安裝架81與位于熔覆工位的刀剪夾具3之間的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，使激光熔覆頭5和位于熔覆工位的刀剪處于同一豎直平面，從而保證激光熔覆頭5工作時(shí)可以快速對(duì)準(zhǔn)刀剪，提高工作效率。

本發(fā)明中的刀剪夾具3采用如圖4所示結(jié)構(gòu)。刀剪夾具3包括安裝板31、氣缸32以及高度調(diào)節(jié)組件33，其中氣缸32和高度調(diào)節(jié)組件33固定連接在安裝板31上。安裝板31位于工作臺(tái)2的上平面，通過(guò)位于安裝板31周圍的四個(gè)水平調(diào)節(jié)組件34進(jìn)行水平方向的位置調(diào)整，并借助四個(gè)壓塊10實(shí)現(xiàn)與工作臺(tái)2的固定連接。其中水平調(diào)節(jié)組件34包括水平調(diào)節(jié)塊341和水平螺桿342，水平調(diào)節(jié)塊341與工作臺(tái)2固定連接，水平螺桿342的一端穿過(guò)水平調(diào)節(jié)塊341與安裝板31接觸。這樣可以通過(guò)調(diào)整水平螺桿342對(duì)刀剪夾具3在工作臺(tái)2上的位置進(jìn)行調(diào)整，從而確保刀剪夾具3的位置精度。

此外，氣缸32的端部設(shè)有壓緊塊35，本發(fā)明中的壓緊塊35采用凹型結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)壓緊端，其中中間段與氣缸32連接形成一個(gè)Y形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)壓緊端的端面位于同一平面并與刀剪共同接觸。壓緊塊35采用凹型結(jié)構(gòu)可以減輕重量，保證在氣缸32的帶動(dòng)下靈活運(yùn)動(dòng)，而且通過(guò)分散對(duì)刀剪的壓緊受力區(qū)域，可以避免壓緊后的刀剪發(fā)生形變。

結(jié)合圖5，高度調(diào)節(jié)組件33包括高度調(diào)節(jié)架331和高度調(diào)節(jié)塊332，其中高度調(diào)節(jié)塊332采用L型結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖6，高度調(diào)節(jié)塊332的連接端3321位于高度調(diào)節(jié)架331上的滑槽333內(nèi)，并通過(guò)螺紋通孔3323與第一螺桿334連接；高度調(diào)節(jié)塊332的支撐端3322伸出高度調(diào)節(jié)架331的端面，并且支撐端3322的橫截面為四邊形，這樣將刀剪放置在支撐面3324上時(shí)兩者之間為面接觸，從而提高對(duì)刀剪的支撐穩(wěn)定性，同時(shí)在L型結(jié)構(gòu)的輔助作用下還可以防止刀剪的翻倒。此外，在滑槽333的上端設(shè)有與高度調(diào)節(jié)架331連接的連接片335，其中第一螺桿334的螺紋端穿過(guò)連接片335與高度調(diào)節(jié)塊332的連接端3321連接，第一螺桿334的螺帽端支撐固定在連接片335的上側(cè)，這樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)第一螺桿334可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高度調(diào)節(jié)塊332在滑槽333內(nèi)的位置調(diào)整。本發(fā)明的高度調(diào)節(jié)架331在水平方向設(shè)有三個(gè)高度調(diào)節(jié)塊332和滑槽333，這樣不僅可以提高對(duì)刀剪固定的穩(wěn)定性，而且可以針對(duì)刀剪不同部位的高度分別進(jìn)行調(diào)整，例如刀尖端高度和刀柄端高度，使刀剪處于最佳擺放位置，從而保證加熱和激光熔覆的效果。

進(jìn)一步優(yōu)選，本發(fā)明中的高度調(diào)節(jié)塊還可以采用如圖7所示的結(jié)構(gòu)。高度調(diào)節(jié)塊332a采用分體式結(jié)構(gòu)，其中連接端3321a的端面設(shè)有連接孔3325，支撐端3322a的端面設(shè)有連接軸3326，通過(guò)連接孔3325與連接軸3326之間的間隙配合，使支撐端3322a相對(duì)與連接端3321a可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣在調(diào)整刀剪沿長(zhǎng)度方向的傾斜角度時(shí)，即分別調(diào)整刀剪的刀尖端與刀柄端的高度時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐端3322a可以使刀剪的刀背與支撐面3324始終保持面接觸，從而提高對(duì)刀剪的支撐穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)選，如圖4所示，在高度調(diào)節(jié)組件33的端部設(shè)有一個(gè)定位盤(pán)36。定位盤(pán)36通過(guò)第二螺桿37與高度調(diào)節(jié)架331連接，并可以沿第二螺桿37滑動(dòng)調(diào)整位置。通過(guò)定位盤(pán)36對(duì)刀剪在刀剪夾具3上沿刀刃長(zhǎng)度方向的快速定位，提高每次刀剪安裝時(shí)的重復(fù)精度和操作效率。

接下來(lái)以刀剪夾具3所處工位的變化為例，描述采用本發(fā)明的五金刀剪激光熔覆工作站進(jìn)行刀剪熔覆操作的流程：

第一階段，安裝工位。首先打開(kāi)氣缸32，將待處理的刀剪放置在已經(jīng)完成高度調(diào)節(jié)的高度調(diào)節(jié)塊332上，并將刀剪的刀柄端與設(shè)定好位置的定位盤(pán)36對(duì)齊；然后關(guān)閉氣缸32，通過(guò)壓緊塊35將刀剪與高度調(diào)節(jié)架331貼平并固定牢靠，完成對(duì)刀剪的安裝操作；最后啟動(dòng)電機(jī)6，將安裝工位的刀剪夾具3轉(zhuǎn)至加熱工位。

第二階段，加熱工位。此時(shí)通過(guò)加熱器41對(duì)進(jìn)入加熱工位的刀剪進(jìn)行預(yù)加熱操作，并在溫度傳感器43的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下，將刀剪基材的溫度控制在要求范圍內(nèi)。此時(shí)，對(duì)位于安裝工位的刀剪夾具3進(jìn)行第一階段的刀剪安裝操作。當(dāng)完成預(yù)加熱操作和安裝操作后，再次啟動(dòng)電機(jī)6使刀剪夾具3隨工作臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入下一工位。

第三階段，熔覆工位。此時(shí)完成預(yù)加熱操作的刀剪進(jìn)入熔覆工位，激光熔覆頭5在電腦控制器以及伺服控制器9的控制下沿刀剪的刀刃方向進(jìn)行激光熔覆操作，同時(shí)加熱器42在溫度傳感器43的檢測(cè)下進(jìn)行保溫操作。同樣，此時(shí)進(jìn)入加熱工位的刀剪進(jìn)行預(yù)加熱操作，進(jìn)入安裝工位的刀剪夾具3進(jìn)行刀剪的安裝操作。當(dāng)安裝操作、預(yù)加熱操作以及熔覆操作都完成后，再次啟動(dòng)電機(jī)6使刀剪夾具3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入下一工位。

第四階段，拆卸工位。開(kāi)啟位于該工位的氣缸32，將完成熔覆操作處理的刀剪取出，此時(shí)就完成了對(duì)一個(gè)刀剪的激光熔覆處理。完成刀剪拆卸操作的刀剪夾具3則準(zhǔn)備再次進(jìn)入安裝工位，進(jìn)行下一輪的操作，此時(shí)處于其他工位的刀剪夾具3則分別進(jìn)行著刀剪安裝、刀剪預(yù)加熱和刀剪熔覆操作。