[发明专利]一种船载风电齿轮增减材修复装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种船载风电齿轮增减材修复装置、系统及方法，包括熔覆头体、加工平台、设置于加工平台上的齿轮固定模块、熔覆后精加工模块、机械臂，熔覆后精加工模块包括旋转平台、用于驱动旋转平台旋转的换刀驱动机构，旋转平台的上端面环形均布有多个刀具装夹工位，多个刀具装夹工位分别设置有砂轮库、车刀库、熔覆头安置架和铣刀库；机械臂的执行端设置有快换构件，快换构件用于快速更换熔覆头体和用于精加工的刀具。实现齿轮在同一加工场地的熔覆修复和精加工，有效减少齿轮修复周期、降低运输成本以及降低齿轮多次加工定位所带来的误差。同时，为风电齿轮在海上环境的修复工作提供了便利，可有效提高齿轮修复效率。

技术领域

本发明涉及增减材复合制造领域，特别涉及一种船载风电齿轮增减材修复装置、系统及方法。

背景技术

在现阶段的风力发电设备中，齿轮主要用于将风力作用下产生的动力传递给发电机，承受载荷波动较大，故障率为20％左右，已成为风力发电现场故障次数最多的零部件之一。通常发生的失效形式有：局部断齿、齿轮磨损、齿面点蚀、齿面胶合和疲劳裂纹等，国内通常采用堆焊修复法、刷镀修复法和金属涂敷法等常规方法对齿轮进行修复，修复后的表面缺陷较多，效果远不如预期。激光熔覆作为一种新型的表面改性技术，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薄层一起熔凝。激光熔覆可有效弥补常规修复方法的不足，可利用冶金结合的高结合强度，获得较为致密、缺陷少和硬度高的表面层，从而达到更高精度的表面质量，激光熔覆工艺参数的选取差异致使齿轮的表面质量很难达到其技术要求，后期的精加工是必不可少的。

目前，市面上的增减材装置针对风电齿轮的修复方法较少，并存在齿轮修复周期长、齿轮多次加工定位误差大、加工精度不高的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种船载风电齿轮增减材修复装置、系统及方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

首先本发明提供一种船载风电齿轮增减材修复装置，其包括：加工平台、齿轮固定模块、熔覆后精加工模块、熔覆模块和机械臂，齿轮固定模块安装于加工平台上，所述齿轮固定模块用于夹持固定待修复齿轮；熔覆后精加工模块包括设置于加工平台上的旋转平台、用于驱动旋转平台旋转的换刀驱动机构，所述旋转平台的上端面环形均布有多个刀具装夹工位，多个所述刀具装夹工位分别设置有砂轮库、车刀库、熔覆头安置架和铣刀库；熔覆模块包括装夹于熔覆头安置架上的熔覆头体；机械臂设置有固定端和执行端，所述固定端固定安装于加工平台上，所述机械臂设置于熔覆后精加工模块与齿轮固定模块之间，所述执行端设置有快换构件，所述快换构件用于快速更换熔覆头体和用于精加工的刀具。

本方案中的船载风电齿轮增减材修复装置在使用时，将待修复齿轮装夹于齿轮固定模块上，机械臂控制执行端上的快换构件装夹上旋转平台上的刀具，其中需要对齿轮激光熔覆时，快换构件装夹上熔覆头体，对齿轮表面进行熔覆修复，完成熔覆修复后，进行熔覆后精加工，具体地：换刀驱动机构驱动旋转平台旋转，将熔覆头体置于刀架上的熔覆头安置架上安放好，根据熔覆后的表面质量进行车削、铣削和磨削加工方式的选择，换刀驱动机构带动旋转平台将对应的砂轮库、车刀库、熔覆头安置架和铣刀库转至机械臂便于快换的位置，换刀驱动机构完成快换后，对齿轮进行精加工，实现齿轮在同一加工场地的熔覆修复和精加工，有效减少齿轮修复周期、降低运输成本以及降低齿轮多次加工定位所带来的误差。

作为上述技术方案的进一步改进，所述熔覆模块还包括设置于加工平台上的保护气构件、用于为激光熔覆送料的送料机构、为激光熔覆提供光源的激光器。送料机构可为激光熔覆提高原料，熔覆完成后，齿轮表面温度较高，可采用保温、去应力退火等人工时效热处理措施，以减小或消除残余应力对加工过程的影响。

作为上述技术方案的进一步改进，所述齿轮固定模块包括夹座、多个紧固组件，多个紧固组件环形间隔设置于夹座外周，所述夹座设置有齿轮放置台面，所述紧固组件包括设置于齿轮放置台面上方的压板、用于驱动压板相对所述夹座上下移动的紧固升降驱动构件。