融覆淬火激光头的制作方法

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体讲是一种融覆淬火激光头。

背景技术：

激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术，现有技术中，如果产品需要激光淬火后进行融覆，要更换激光加工设备，从而需要对待加工工件重新夹装、定位，操作不便，加工效率低，并且需要两台设备对一个工件进行加工，设备费用高、占地面积大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可以既可以对待加工工件进行融覆又可以淬火的融覆淬火激光头。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种融覆淬火激光头，包括本体，所述本体一端设有激光输入端，所述本体另一端设有激光输出端，所述本体内设有准直铜镜和聚焦铜镜组件，激光从所述激光输入端射入至准直铜镜、通过准直铜镜反射至聚焦铜镜组件的反射工位、最后由聚焦铜镜组件的反射工位反射后通过激光输出端射出，所述聚焦铜镜组件包括融覆聚焦铜镜、淬火聚焦铜镜、铜镜安装轴、驱动组，所述融覆聚焦铜镜和淬火聚焦铜镜安装在铜镜安装轴上，所述驱动组用于驱动铜镜安装轴转动以将融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜分别切换至反射工位。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：激光从激光输入端射入，通过准直铜镜反射至反射工位，反射工位上的聚焦铜镜组件包括融覆聚焦铜镜、淬火聚焦铜镜，通过驱动组驱动将括融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜切换至反射工位，最后从激光输出端射出，通过同一个激光头就可以对待加工工件进行淬火或融覆，无需切换设备，节省设备成本，同时无需对待加工工件重新夹持定位，操作简单，提高加工效率。

作为本实用新型的一种改进，所述驱动组包括伺服电机、驱动齿轮、从动齿轮，所述伺服电机设置在本体上，所述驱动齿轮设置在伺服电机的转轴上，所述从动齿轮设置在铜镜安装轴的端部，所述驱动齿轮和从动齿轮啮合以使伺服电机驱动铜镜安装轴转动，通过所述改进，通过伺服电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动从动齿轮并驱动铜镜安装轴进行转动，铜镜安装轴通过转动将融覆聚焦铜镜或淬火聚焦铜镜转动至反射工位。

作为本实用新型的还有一种改进，所述驱动齿轮和从动齿轮均为斜齿轮，所述伺服电机的轴线与铜镜安装轴的轴线垂直设置，通过所述改进，伺服电机的轴线与铜镜安装轴的轴线垂直，从而可以减小激光头的长度，使得激光头的结构紧凑。

作为本实用新型的还有一种改进，所述本体上设有旋转座，所述铜镜安装轴设置在旋转座内且与旋转座转动配合，所述旋转座的侧面设有进水口，所述旋转座内设有与进水口连通且环绕铜镜安装轴设置的环形水道，所述铜镜安装轴外周设有与环形水道连通的入口，所述铜镜安装轴内部设有冷却水道，所述铜镜安装轴端部设有供冷却水道内的冷却水流出的出水口，通过所述改进，通过水路对聚焦铜镜组件进行温度控制，以使得聚焦铜镜组件能够在正常工作温度下进行工作，避免温度过高而导致铜镜损坏，提高了聚焦铜镜组件的使用寿命，由于旋转座固定，铜镜安装轴相对旋转座旋转，在旋转座上提供进水，然后通过环形水道将水输入铜镜安装轴的入口，水经过冷却水道将铜镜安装轴进行冷却，最后从出水口流出，使得激光头在使用过程中可以通过水冷控制聚焦铜镜组的工作温度。

作为本实用新型的还有一种改进，所述旋转座的两端与铜镜安装轴之间设有轴承，所述旋转座与铜镜安装轴之间还设有密封圈，所述密封圈位于环形水道的两侧，通过所述改进，轴承用于减小铜镜安装轴与旋转座相互转动的摩擦力，密封圈用于避免水从铜镜安装轴与旋转座之间的间隙渗出。

作为本实用新型的还有一种改进，所述激光输出端设有气刀模块，所述淬火聚焦铜镜切换至反射工位时所述气刀模块进气以对待加工工件进行激光淬火，通过所述改进，气刀模块进气配合淬火聚焦铜镜以对待加工工件进行激光淬火。

作为本实用新型的还有一种改进，所述气刀模块下部设有送粉头，所述送粉头一侧设有进粉口，所述融覆聚焦铜镜切换至反射工位时所述送粉头的进粉口进粉以对待加工工件进行激光融覆，通过所述改进，送粉头进粉并配合融覆聚焦铜镜以对待加工工件进行激光融覆。

作为本实用新型的还有一种改进，所述气刀模块上部设有用于将本体与气刀模块隔断的保护镜，通过所述改进，保护镜可以避免气刀模块的气体或者是送粉头的粉末进入本体而污染聚焦铜镜组件和准直铜镜。

作为本实用新型的还有一种改进，所述激光输出端设有位置检测激组，所述位置检测组包括旋转气缸、连杆和位置传感器，所述连杆设置在旋转气缸上且由旋转气缸驱动旋转，所述连杆包括固定端，所述固定端由旋转气缸驱动后转动至激光输出端的正下方，所述位置传感器设置在固定端上且在固定端转动至激光输出端的正下方时所述位置传感器的检测轴线与激光输出端的轴线共线，通过所述改进，在激光融覆或淬火前，对激光输出端与待加工工件表面的距离进行精确测量，再进行调整，由于位置传感器可以转动至与激光输出线的轴线共线位置，故该位置检测出的位移为激光照射的点与激光输出端的准确间距，相较于位置传感器与激光输出线非共线设置，间距测量结果更为精确。

作为本实用新型的还有一种改进，所述连杆的固定端上还设有温度传感器，所述温度传感器随连杆转动至激光输出端的轴线一侧，所述温度传感器倾斜并对准激光照射的点设置，通过所述改进，通过温度感应器测量工件表面温度，反馈模块控制激光器出光功率，能准确控制加工温度，使熔覆或淬火的效果更好。

附图说明

图1为本实用新型整体结构立体示意图。

图2为本实用新型整体结构剖面示意图。

图3为本实用新型去掉本体结构立体示意图。

图4为本实用新型聚焦铜镜组件结构剖面示意图。

图5为本实用新型位置传感器处于初始位置时整体结构示意图。

图6为本实用新型位置传感器处于检测位置时整体结构示意图。

图7为本实用新型温度传感器处于检测位置时整体结构示意图。

图中所示：1-本体，2-激光输入端，3-激光输出端，3.1-气刀模块，3.2-送粉头，4-准直铜镜，5-聚焦铜镜组件，5.1-融覆聚焦铜镜，5.2-淬火聚焦铜镜，5.3-铜镜安装轴，5.3.1-入口，5.3.2-冷却水道，5.3.3-出水口，5.4-驱动组，5.4.1-伺服电机，5.4.2-驱动齿轮，5.4.3-从动齿轮，5.5-旋转座，5.5.1-进水口，5.5.2-环形水道，5.6-轴承，5.7-密封圈，6-保护镜，7-旋转气缸，8-连杆，9-位置传感器，10-温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述。

如图1-7所示，

一种融覆淬火激光头，包括本体1，所述本体1一端设有激光输入端2，所述本体1另一端设有激光输出端3，所述本体1内设有准直铜镜4和聚焦铜镜组件5，激光从所述激光输入端2射入至准直铜镜4、通过准直铜镜4反射至聚焦铜镜组件5的反射工位、最后由聚焦铜镜组件5的反射工位反射后通过激光输出端3射出，所述聚焦铜镜组件5包括融覆聚焦铜镜5.1、淬火聚焦铜镜5.2、铜镜安装轴5.3、驱动组5.4，所述融覆聚焦铜镜5.1和淬火聚焦铜镜5.2安装在铜镜安装轴5.3上，所述驱动组5.4用于驱动铜镜安装轴5.3转动以将融覆聚焦铜镜5.1或淬火聚焦铜镜5.2分别切换至反射工位。

此处，反射工位并未位于铜镜安装轴5.3的中心线上，而是为位于中心线的左侧或右侧对应准直铜镜4且与准直铜镜4平行的面，在铜镜安装轴5.3转动时，融覆聚焦铜镜5.1或淬火聚焦铜镜5.2转动至反射工位以将准直铜镜4的激光反射至激光输出端3。

其中，所述驱动组5.4包括伺服电机5.4.1、驱动齿轮5.4.2、从动齿轮5.4.3，所述伺服电机5.4.1设置在本体1上，所述驱动齿轮5.4.2设置在伺服电机5.4.1的转轴上，所述从动齿轮5.4.3设置在铜镜安装轴5.3的端部，所述驱动齿轮5.4.2和从动齿轮5.4.3啮合以使伺服电机5.4.1驱动铜镜安装轴5.3转动。

其中，所述驱动齿轮5.4.2和从动齿轮5.4.3均为斜齿轮，所述伺服电机5.4.1的轴线与铜镜安装轴5.3的轴线垂直设置。

其中，所述本体1上设有旋转座5.5，所述铜镜安装轴5.3设置在旋转座5.5内且与旋转座5.5转动配合，所述旋转座5.5的侧面设有进水口5.5.1，所述旋转座5.5内设有与进水口5.5.1连通且环绕铜镜安装轴5.3设置的环形水道5.5.2，所述铜镜安装轴5.3外周设有与环形水道5.5.2连通的入口5.3.1，所述铜镜安装轴5.3内部设有冷却水道5.3.2，所述铜镜安装轴5.3端部设有供冷却水道5.3.2内的冷却水流出的出水口5.3.3。

其中，冷却水道5.3.2为设置在铜镜安装轴5.3内，连通进水口5.5.1和出水口5.3.3的水路，铜镜安装轴5.3包括与旋转座5.5配合的旋转部和用于固定融覆聚焦铜镜5.1和淬火聚焦铜镜5.2的固定部，冷却水道5.3.2既设置在旋转部内，又设置在固定部内，以更加靠近融覆聚焦铜镜5.1和淬火聚焦铜镜5.2，利于温度控制。

其中，所述旋转座5.5的两端与铜镜安装轴5.3之间设有轴承5.6，所述旋转座5.5与铜镜安装轴5.3之间还设有密封圈5.7，所述密封圈5.7位于环形水道5.5.2的两侧。

其中，所述激光输出端3设有气刀模块3.1，所述淬火聚焦铜镜5.2切换至反射工位时所述气刀模块3.1进气以对待加工工件进行激光淬火。

其中，所述气刀模块3.1下部设有送粉头3.2，所述送粉头3.2一侧设有进粉口，所述融覆聚焦铜镜5.1切换至反射工位时所述送粉头3.2的进粉口进粉以对待加工工件进行激光融覆。

其中，所述气刀模块3.1上部设有用于将本体1与气刀模块3.1隔断的保护镜6，保护镜包括镜架和镜片，镜片用于供激光透过且与镜架配合将激光输出端3与本体1隔断。

其中，所述激光输出端3设有旋转气缸7、连杆8和位置传感器9，所述连杆8设置在旋转气缸7上且由旋转气缸7驱动旋转，所述连杆8包括固定端，所述固定端由旋转气缸7驱动后转动至激光输出端的正下方，所述位置传感器9设置在固定端上且在固定端转动至激光输出端3的正下方时所述位置传感器9的检测轴线与激光输出端3的轴线共线，

由于激光输出端3与待加工工件的之间的间距会影响融覆厚度和淬火的效果，故在加工前需要对该间距进行准确测量，而由于待加工工件表面存在不平或者是安装倾斜，如果位置传感器9的检测线与激光输出端3的轴线不共线，会导致检测结果存在误差，影响加工效果，故通过设置旋转气缸7、连杆8，将位置传感器9转动至激光输出端3的正下方进行检测，且在激光进行加工时，通过旋转气缸7驱动转动连杆8以使得位置传感器9与激光输出端3的轴线错开。

其中，所述连杆8的固定端上还设有温度传感器10，所述温度传感器10随连杆8转动至激光输出端3的轴线一侧，所述温度传感器10倾斜并对准激光照射的点设置，此时位置传感器9已随连杆8转动至一侧且不与射出的激光产生干涉。

以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型保护范围内。