[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于激光加熱的旋壓成形設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610913717.4
• 申請(qǐng)日: 2016-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106623574B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫凌燕;陳國(guó)炎;楊超;許敬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B21D22/16
• 分類(lèi)號(hào): B21D22/16;B21D37/16
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李帥

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于激光加熱的旋壓成形設(shè)備，包括成形系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述成形系統(tǒng)包括機(jī)體、尾頂、旋壓工作臺(tái)和旋輪架，用于安裝旋壓成形模具和工具，以及固定旋壓坯料；所述加熱系統(tǒng)包括激光加熱裝置、支架、加熱工作臺(tái)和測(cè)溫裝置，激光加熱裝置對(duì)旋壓坯料表面進(jìn)行輻照加熱，形成加熱區(qū)，所述加熱工作臺(tái)固定在設(shè)在機(jī)體上的支架上，用于帶動(dòng)激光加熱裝置移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)測(cè)溫裝置對(duì)加熱區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；所述控制系統(tǒng)分別與成形系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)相連，用于控制成形系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。本發(fā)明采用激光作為加熱熱源，加熱效率高，工藝柔性好、穩(wěn)定性高，成形制件的精度高，表面質(zhì)量好，設(shè)備自動(dòng)化程度高，便于操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬塑性加工裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光加熱的旋壓成形設(shè)備。

背景技術(shù)

旋壓技術(shù)作為一種先進(jìn)的近凈成形工藝，在空心回轉(zhuǎn)體零件的加工中得到了廣泛的應(yīng)用。除了節(jié)省材料外，旋壓成形還具有成形載荷小、對(duì)成形設(shè)備噸位要求低、材料變形條件好等特點(diǎn)，因此近年來(lái)隨著難加工材料的應(yīng)用逐漸增多，熱旋技術(shù)得到了更多的關(guān)注。常用的熱旋方式有兩種，一種是內(nèi)部電阻加熱，另一種方式是外部火焰加熱,這兩種方法均存在加熱不均勻、加熱效率低下以及環(huán)境污染等問(wèn)題。專(zhuān)利號(hào)為CNIO3272948A提出了一種旋壓加熱裝置，試圖改善熱旋過(guò)程中存在的問(wèn)題，專(zhuān)利號(hào)為CNIO5537356A提出了一種感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)，但都不可避免地要預(yù)熱旋壓模具，需多個(gè)工作人員協(xié)同工作，且成形過(guò)程中熱輻射大，不僅會(huì)損傷旋壓設(shè)備和旋壓模具，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大。

隨著光纖激光技術(shù)的逐漸成熟，應(yīng)用高能量密度的激光替代常規(guī)能源對(duì)旋壓坯料進(jìn)行在線加熱成為可能，控制激光參數(shù)可以在不加熱旋壓模具的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱區(qū)域溫度的精確控制，加熱效果差的問(wèn)題有望得到解決。激光加熱涉及到多個(gè)參數(shù)，不僅包括激光參數(shù)，還包括旋壓成形的工藝參數(shù)，需要通過(guò)參數(shù)間的合理匹配才能保證加熱效果。由于目前尚無(wú)用于基于激光加熱的旋壓設(shè)備，而現(xiàn)有旋壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足激光頭的運(yùn)動(dòng)需求，因此需要將激光頭安裝到單獨(dú)的加工系統(tǒng)中方能進(jìn)行基于激光加熱的旋壓成形。這樣，激光加熱軌跡和旋輪軌跡的加載將分由兩套系統(tǒng)執(zhí)行，需要通過(guò)人工干預(yù)才能保證兩套系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作，存在操作難的問(wèn)題。同時(shí)，為了在激光加熱軌跡加載過(guò)程中避免激光頭與旋壓設(shè)備(包括旋壓工具)的干涉，一般將激光頭安裝在機(jī)器人加工系統(tǒng)，系統(tǒng)中的機(jī)器人具備六個(gè)自由度。由于機(jī)器人加工系統(tǒng)自由度多，需要使用專(zhuān)用的上位軟件來(lái)處理算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)激光頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，因此生產(chǎn)工藝人員必須具備機(jī)器人操作的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。如何簡(jiǎn)化成形裝置的結(jié)構(gòu)，降低成形難度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化是基于激光加熱旋壓技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種基于激光加熱的旋壓成形設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于激光加熱的旋壓成形設(shè)備包括成形系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述成形系統(tǒng)包括機(jī)體、尾頂、旋壓工作臺(tái)和旋輪架，用于安裝旋壓成形模具和工具，以及固定旋壓坯料；所述加熱系統(tǒng)包括激光加熱裝置、支架、加熱工作臺(tái)和測(cè)溫裝置，激光加熱裝置對(duì)旋壓坯料表面進(jìn)行輻照加熱，形成加熱區(qū)，所述支架固定在機(jī)體上側(cè)，所述加熱工作臺(tái)固定在所述支架上，用于帶動(dòng)激光加熱裝置移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)測(cè)溫裝置對(duì)加熱區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；所述控制系統(tǒng)分別與成形系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)相連，用于控制成形系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。

優(yōu)選的，旋壓坯料的塑性成形由成形系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述機(jī)體的一側(cè)設(shè)有主軸箱，所述主軸箱內(nèi)設(shè)有Z軸方向的主軸，用于連接旋壓模具；所述機(jī)體的另一側(cè)連接有尾頂，所述尾頂與主軸保持同軸，用于固定旋壓坯料；所述旋壓工作臺(tái)連接在設(shè)于機(jī)體的縱向?qū)к壣希糜诎惭b所述旋輪架，所述旋壓成形工具為旋輪，所述旋輪架上安裝有所述旋輪，成形時(shí)，按旋壓件的幾何形狀、壁厚及材料性能的要求調(diào)整旋壓工作臺(tái)，旋輪架帶動(dòng)旋輪沿實(shí)現(xiàn)旋輪軌跡的加載。

優(yōu)選的,所述旋輪架數(shù)量為1個(gè)或2個(gè)或3個(gè)。