[實(shí)用新型]一種電弧增材和銑削加工裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521086953.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN205254307U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高亮;樊建勛;李新宇;夏然飛;閆峘宇;劉文潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/04
• 分類號(hào): B23K9/04;B23C3/00;B23P23/04
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電弧增材技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電弧增材和銑削加工裝 置。

背景技術(shù)

電弧增材制造技術(shù)是采用電弧熔絲工藝進(jìn)行金屬零件3D成形的工藝過程(Wire ArcAdditiveManufacturing，WAAM)，即采用氬弧焊電弧作為熱源，將金屬絲材熔化逐層 沉積從而制造出接近產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸要求的三維金屬胚件。

與其它金屬增材制造技術(shù)相比較，電弧增材制造技術(shù)具有設(shè)備投資少(僅需要焊 接電源、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng))、制造效率高(可達(dá)到數(shù)公斤每小時(shí)的增材速度)、設(shè)備運(yùn) 行穩(wěn)定、運(yùn)行成本低(由于電-電弧轉(zhuǎn)換率85％以上，對(duì)激光而言，電-光轉(zhuǎn)換率小于10％，運(yùn) 行成本更低)等優(yōu)點(diǎn)。

然而，電弧增材制造技術(shù)普遍存在加工精度不足的問題，若不進(jìn)行后續(xù)機(jī)加工，很 難保證其加工精度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種電弧增材和銑削加 工裝置，其目的在于，將銑削加工單元結(jié)合至電弧增材單元上，能對(duì)電弧增材制造獲得的工 件進(jìn)行精加工，使工件的加工精度滿足使用要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種電弧增材和銑削加工 裝置，其特征在于，其包括電弧增材單元和銑削加工單元，其中，

所述銑削加工單元整體設(shè)置在機(jī)床上，其包括呈圓柱狀的銑削加工頭，

所述銑削加工單元和所述電弧增材單元相連接，以能整體移動(dòng)，

所述電弧增材單元包括焊槍、支撐板、滑塊、固定槽、固定板、步進(jìn)電機(jī)以及絲杠， 所述焊槍一端與滑塊固定，所述焊槍另一端穿過支撐板的通孔，所述支撐板與步進(jìn)電機(jī)相 固定，所述固定板也與所述步進(jìn)電機(jī)相固定，所述固定槽與所述固定板相固定，所述步進(jìn)電 機(jī)的輸出軸連接有絲杠，所述絲杠穿過滑塊上開設(shè)的螺紋通孔，以能帶動(dòng)所述滑塊往復(fù)移 動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)焊槍上下移動(dòng)，所述焊槍內(nèi)設(shè)置有與外接陽(yáng)極相連的焊絲。

以上發(fā)明構(gòu)思中，電弧增材單元和銑削加工單元相連接，可以整體移動(dòng)，即整體發(fā) 生上下、左右以及前后的移動(dòng)，在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，絲杠運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)焊槍相對(duì)銑削加工頭 上下移動(dòng)，使銑削加工頭和焊槍具有相對(duì)距離差，方便進(jìn)行增材制造或者是切削加工。

進(jìn)一步的，還包括連接，所述連接板一端固定在銑削加工頭，另一端固定在電弧增 材單元的固定槽上，以實(shí)現(xiàn)所述電弧增材單元和銑削加工單元的連接。

進(jìn)一步的，所述固定槽呈矩形體狀，所述滑塊內(nèi)嵌在所述固定槽內(nèi)，以在所述固定 槽約束下平穩(wěn)上下滑動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述電弧增材單元還包括聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器用于將所述步進(jìn)電機(jī)的 輸出軸和所述絲杠固定在一起。

進(jìn)一步的，所述連接板一端呈筒狀，以供銑削加工頭穿入并與連接板固定，所述連 接板另一端呈板狀，以通過緊固件與所述固定槽相固定。

總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下 列有益效果：

(1)將電弧增材制造與銑削技術(shù)相融合，當(dāng)進(jìn)行完金屬增材加工之后，直接進(jìn)行后 續(xù)的銑削加工，有效的解決了電弧增材制造技術(shù)普遍存在加工精度不足的問題，同一定位 下完成增材制造和銑削兩項(xiàng)工藝，也簡(jiǎn)化了工藝流程，大幅度提高加工效率。

此外,電弧增材制造過程是以高溫液態(tài)金屬熔滴過渡的方式進(jìn)行的，隨堆積層數(shù) 的增加，堆積零件熱積累嚴(yán)重、散熱條件差、熔池過熱、難于凝固、堆積層形狀難于控制。特 別在零件邊緣堆積時(shí)，由于液態(tài)熔池的存在，使得零件的邊緣形態(tài)與成形尺寸的控制變得 更加困難，也會(huì)不可避免地產(chǎn)生殘余應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力，使零件發(fā)生翹曲變形。焊接應(yīng)力不但可 能引起熱裂紋、冷裂紋、脆性斷裂等工藝缺陷，而且其產(chǎn)生的變形累積會(huì)嚴(yán)重影響成形件的 幾何精度，這種累積誤差到了一定程度甚至?xí)箍焖俪尚芜^程無(wú)法進(jìn)行下去。這些問題都 直接影響零件的冶金結(jié)合強(qiáng)度、堆積尺寸精度和表面質(zhì)量。本實(shí)用新型裝置能實(shí)現(xiàn)堆積完 一層或若干層即進(jìn)行銑削，達(dá)到優(yōu)化加工工藝，保證零件的表面質(zhì)量和尺寸精度的要求。

(2)電弧增材制造即為采用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行金屬零件3D打印加工，相比于 其他金屬零件增材制造技術(shù)，電弧增材制造具有設(shè)備投資少，制造效率高，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定， 運(yùn)行成本低，沉積效率高等優(yōu)點(diǎn)。

(3)通過電機(jī)，聯(lián)軸器，絲杠帶動(dòng)焊槍進(jìn)行上下移動(dòng)，有效避免了當(dāng)完成增材加工 和銑削加工時(shí)可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)干涉問題。