(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210852773.7 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 南京中科 煜宸激光 技术有限公司 地址 210046 江苏省南京市经济开发区栖 霞大道68号 (72)发明人 沈浩　蒋士春　周文超　张华健　 邢飞　唱丽丽　 (74)专利代理 机构 南京行高知识产权代理有限 公司 32404 专利代理师 王培松　王菊花 (51)Int.Cl. B22F 12/00(2021.01) B22F 10/25(2021.01) B22F 10/64(2021.01) B22F 10/68(2021.01)B22F 12/53(2021.01) B24B 27/033(2006.01) B08B 7/00(2006.01) B08B 13/00(2006.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 30/00(2015.01) B33Y 40/20(2020.01) (54)发明名称 宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材 加工装置与方法 (57)摘要 本发明提供一种宽带激光熔覆同步激光清 洗打磨复合增材加工装置与方法， 在机床横梁或 机械手上同时搭载宽带激光熔覆头、 钢丝轮打磨 头以及激光清洗加工头构成的复合加工头， 激光 清洗加工头在熔覆方向上置于宽带熔覆头的一 侧， 钢丝轮打磨头位于另 一侧， 三者被驱动沿着 熔覆方向同步移动。 在熔覆开始之前， 通过整个 复合加工头除工件表面油污及杂物。 在熔覆过程 中， 工件做回转运动， 前一道熔覆层会先通过钢 丝轮打磨头去除表面产生的大颗粒氧化皮， 随后 经过激光清洗头去除表面微小氧化物， 从而避免 下一道熔覆层在搭接过程将氧化物覆盖在涂层 内部， 提高熔覆前处理生产效率还能够有效净化 熔覆道搭接区域， 提高熔覆层盐雾腐蚀性能。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115229212 A 2022.10.25 CN 115229212 A 1.一种宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特 征在于， 包括： 回转工作台(100)， 被设置用于提供轴类工件(101)的水平支撑并可驱动轴类工件 (101)沿着其纵长轴线做回转 运动； 复合加工装置(10)， 朝向所述轴类工件(101)的表面， 被设置用于在所述轴类工件 (101)表面按照预定路径制备涂层； 其中， 所述复合加工装置包括位于同一加工设备上的宽带激光熔覆加工头(11)、 钢丝 轮打磨头(20)以及激光清洗加工 头(30)； 所述钢丝轮打磨头(20)以及激光清洗加工头(30)分别位于宽带激光熔覆加工头(11) 不同的两侧， 并且三者被设置成沿着轴类工件(101)的纵长轴线 方向直线移动， 定义为熔覆 方向， 使得在轴类工件(101)的表面呈螺 旋线型轨 迹； 所述宽带激光熔覆加工头(11)， 用于按照预定的熔覆工艺以及螺旋线型轨迹在轴类工 件(101)的表面形成宽带光斑， 对送至轴类工件(101)的表面的粉末进行熔覆， 形成一定宽 度的第n道次的螺 旋线型宽带 熔覆层， n ＝1,2,3, …,N， N表示 根据熔覆工艺确定的总道次； 所述钢丝轮打磨头(20)， 沿着熔覆方向设置在所述宽带激光熔覆加工头(11)的一侧位 置， 用于对 上一道次的熔覆层 进行打磨， 在轴类工件(101)回转运动过程中去除表 面大颗粒 氧化皮； 所述激光清洗加工头(30)， 沿着熔覆方向设置在所述宽带激光熔覆加工头(11)相对的 另一侧， 并位于钢丝轮打磨头(20)相对的位置， 所述激光清洗加 工头(30)用于向轴类工件 (101)表面投射激光清洗光斑， 所述激光清洗光斑用于对轴类工件(101)表 面成型的熔覆层 进行激光清洗， 去除打磨生成的表面 微小氧化物。 2.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述钢丝轮打磨头(20)、 激光清洗加 工头(30)以及宽带激光熔覆加工头(11)被设置 成同步地被驱动沿着轴类工件(101)的纵长轴线方向直线移动。 3.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述宽带激光熔覆加 工头(11)在所述轴类工件(101)的表面熔覆金属粉末形成的多 道次的熔覆层的搭接率大于等于 30％。 4.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述激光清洗加 工头(30)向轴类工件(101)表面投射的激光清洗光斑的尺寸大于等 于单道次的熔覆层的宽度尺寸。 5.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述激光清洗加工 头(30)向轴类工件(101)表面投射的激光清洗光斑为矩形光斑。 6.根据权利要求1 ‑5中任意一项所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工 装置， 其特征在于， 定义钢丝轮打磨头(20)与宽带激光熔覆加 工头(11)在熔覆方向上的间 距为d， 则激光清洗 头与宽带激光熔覆加工 头(11)在熔覆方向上的间距为2d。 7.根据权利要求6所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述复合加工装置被设置成按照预定的工序完成轴类工件(101)表面每一道 次的熔 覆层的制备， 其中基于轴类工件(101)表面的回转运动， 使 得熔覆层在不同的转动角下分别 位于打磨位置， 由钢丝轮打磨 头(20)进行打磨加工， 以及位于清洗位置， 由激光清洗加工头 (30)进行激光清洗加工 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115229212 A 28.根据权利要求6所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 基于轴类工件(101)表面的回转运动， 对于任意第i道次的熔覆层制备过程中， 当第i 道次的熔覆层成型后， 先通过钢丝轮 打磨头(20)进 行打磨， 然后在轴类工件(101)转动后进 入激光清洗位置， 由激光清洗加工 头(30)投射的激光清洗光斑进行激光清洗加工； 其中， 所述钢丝轮打磨头(20)以及激光清洗加工头(30)在所述轴类工件(101)表面的 形成为轨 迹为螺旋线型， 并且均滞后于 宽带激光熔覆加工 头(11)的轨迹。 9.根据权利要求6所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置， 其特征 在于， 所述宽带激光熔覆加 工头(11)在所述轴类工件(101)的表面熔覆金属粉末形成的多 道次的熔覆层的搭接率 为50％。 10.一种基于权利要求1所述的宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工装置的 宽带激光熔覆同步激光清洗打磨复合增材加工方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 调节所述钢丝轮打磨头(20)以及激光清洗加工头(30)与宽带激光熔覆加工头(11)的 位置关系， 使得三者之间的位置满足： 定义钢丝轮打磨头(20)与宽带激光熔覆加 工头(11) 在熔覆方向上的间距为d， 则激光清洗头与宽带激光熔覆加工头(11)在熔覆方向上的间距 为2d； 在涂层制备之前， 驱动轴类工件(101)转动， 转动过程 中使用钢丝轮打磨头(20)对轴类 工件(101)表 面进行打磨处理， 然后再使用激光清洗加工头(30)进 行激光清扫， 去除表 面油 污和杂质； 沿着熔覆方向按照预设的熔覆方向和工艺， 在轴类工件(101)表面进行激光熔覆， 形成 一定宽度的螺 旋线型宽带 熔覆层， 各个道次熔覆层之间的搭接率控制为5 0％， 其中： 在每一道次的熔覆层制备过程中， 当第i道次的熔覆层成型后， 先通过钢丝轮打磨头 (20)进行打磨， 然后在轴类工件(101)转动后进入激光清洗位置， 由激光清洗加工头(30)投 射的激光清洗光斑进行激光清洗加工； 其中， 所述钢丝轮打磨头(20)以及激光清洗加工头(30)在所述轴类工件(101)表面的 形成为轨 迹为螺旋线型， 并且均滞后于 宽带激光熔覆加工 头(11)的轨迹。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115229212 A 3