[發明專利]一種機器人等離子弧雙冷填絲自動增材制造方法及裝置

有效

• 申請號: 201610994357.5
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN108067715B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 馮曰海;孫福建;劉思余;王克鴻;周琦;張德庫;余進;黃俊;彭勇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種機器人等離子弧雙冷填絲自動增材制造方法及裝置，該裝置包括工作平臺、基板、等離子焊槍、二個送絲嘴及其夾具、二臺送絲機、雙絲協調控制器、機器人控制柜等。其方法主要是采用二個送絲機送進冷絲材，機器人控制柜與雙絲協調控制器通訊，控制二個送絲機同步或交替送進；控制柜同時控制焊機，實現送絲與電弧引燃的同步。裝置通過機器人控制送絲信號的不同，以及改變絲材的種類和材質，實現同種和異種絲材的雙冷填絲的等離子弧增材制造。本發明實現碳鋼、不銹鋼等同種雙冷填絲的等離子弧增材制造，增材制造效率相對單絲方式提高2倍。還能夠實現上述焊絲異種雙冷填絲的等離子弧增材制造，且制造低成本高效率的新型復合材質結構件。

技術領域

本發明屬于電弧增材制造技術領域，主要涉及一種用于機器人等離子弧雙冷填送絲自動增材制造方法及裝置。

背景技術

隨著航天航空、國防工業以及能源動力行業的發展，傳統的減材制造已經不能滿足它們對金屬零件性能、精度、制造成本與周期越來越高的要求，所以要求新的制造高性零件的方法。

電弧增材制造技術興起于八十年代，經過近些年的發展，在工業制造領域已經得到應用。增材制造技術是一種“自上而下”的材料累加的制造方法。它綜合了數字化技術、機械加工技術、材料加工等學科，以焊機產生的電弧為熱源，通過送粉或填加絲材的方式，通過CAD等軟件設計數據，在計算機程序的控制下，根據三維模型逐層累加制造實體零件。它具有節能、高效、低碳的特點，適合小批量、多產品的制造，符合現在制造業提出的綠色制造的要求。

在等離子電弧增材制造中，由于電弧熱源的特點和填絲速度的限制，使得其絲材熔敷速度相對于熔化極電弧較低，嚴重影響生產效率，生產周期加長，制造成本增加。同時由于送絲材質的限制，單填絲方式，只能利用現有的絲材，生產成分統一的均質構件。為進一步提高生產效率并且能夠生產異種非均勻材質的結構件，急需一種快速、高效、高質量的新型電弧增材制造方法。

專利《一種采用雙TIG焊槍的激光填絲焊的熔絲方法》(申請號201210528229.3)公開了一種采用雙TIG焊槍的激光填絲焊的熔絲方法，該裝置不能的自由調節焊槍的位置，對構件的精度要求高，無法滿足制造復雜構件，并且不能柔性的控制送絲。專利《單焊接電源雙送絲機構》(申請號201120361177.6)提供一種單焊接電源雙送絲機構，該機構有兩個焊槍，只是能夠交替焊接，并不能同時焊接，而且送絲速度不能在線調節和實時調整，因而不能滿足自動的電弧增材制造。

發明內容

鑒于以上所發現的現有技術的不足，本發明的目的在于解決現有機器人電弧自動增材制造中，成形速度慢、熔敷效率低的問題，以及滿足新型復合材質結構件的制造需求。本發明提供一種能夠大幅度提高堆覆速度并可以制造同種均質或異種非均質材料結構件的機器人等離子弧雙冷填絲自動增材制造方法及裝置。

為實現上述目的，本發明提供一種機器人等離子弧雙冷填絲自動增材制造裝置，包括：機器人控制柜、焊機、等離子控制器、機器人、等離子焊槍；其中，機器人控制柜與機器人、等離子控制器相連接，焊機與等離子焊槍相連接；等離子焊槍固定在機器人；

該裝置設有實現雙冷填絲的雙絲調節與控制系統，具體為：

雙絲調節機構，為固定等離子焊槍上的Ⅰ送絲嘴和Ⅱ送絲嘴；

雙絲控制機構，為與機器人控制柜連接的雙絲協調控制器、及分別連接Ⅰ送絲嘴和Ⅱ送絲嘴的Ⅰ送絲機、Ⅱ送絲機；雙絲協調控制器連接并控制Ⅰ送絲機、Ⅱ送絲機進行送絲。

作為優選方式，所述的送絲嘴和送絲嘴固定在一個夾具上；

作為優選方式，送絲嘴和送絲嘴并列放置，其夾角為120°至160°；

為實現上述目的，本發明還提供一種機器人等離子電弧自動雙冷填絲增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：