[發明專利]一種機器人用單機同嘴雙填絲非熔化極電弧增材制造方法與裝置

在審

• 申請號: 201711349518.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109926695A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 馮曰海;劉思余;馮成;孫躍;王克鴻;孫福建;占彬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/133
• 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用單機同嘴雙填絲非熔化極電弧增材制造方法與裝置，該裝置由非熔化極焊接電源、焊槍、機器人、送絲機構等構成。具體為：單機雙送送絲機構固定于機器人臂上，二根絲材送入同一個導電嘴，機器人控制柜通過送絲通訊模塊控制送絲；機器人控制焊接電源，同時調整工藝參數，引燃電弧，從而實現雙絲同嘴填絲與電弧引燃的同步協調控制。本發明采用的單機雙送送絲機構重量輕，體積小，可方便的實現機器人的遠程送絲；雙絲共用導電嘴，與二個分立的導電嘴相比，夾具體積減小，調節裕度大幅增加。利用本發明進行機器人電弧雙絲增材制造時，其空間可達性更強，易實現復雜結構件的非熔化極電弧絲材增材制造，具有更加高效快速的優點。

技術領域

本發明屬于電弧增材制造技術領域，主要涉及一種機器人用單機同嘴雙填絲非熔化極電弧增材制造方法與裝置。

背景技術

電弧增材制造技術是新發展起來的先進制造技術之一。該技術利用層敷原理，采用電弧作為熱源，將添加的金屬絲材熔化，在程序的控制下，按照設定的成形路徑在基板上進行堆敷，逐漸形成金屬零件。具有材料利用率高、成本低、零件尺寸限制小的優點，是低成本金屬零件直接制造的重要研究方向。

在非熔化極電弧單絲增材制造中，電弧穩定，易于操作，容易實現自動化；通過對焊接參數進行調節，可以獲得成型形狀良好的金屬或者合金構件。但是，制約該方法發展的主要因素是其生產效率低。為解決這一效率問題，需要一種快速、高效的非熔化極電弧增材制造方法，即非熔化極電弧雙填絲增材制造方法。與單絲增材制造相比，雙絲增材制造在相同的熱輸入條件下，電弧熔化兩根絲材，其熔深和焊縫稀釋率更小，生產效率更高。

專利申請號為201610793797.4的一種雙絲焊嘴機構公開了一種雙絲焊嘴機構，該焊嘴內固定有兩根平行設置的焊絲，主要用于雙絲熔化極氣體保護焊的高效率焊接，且體積較大，不適合非熔化極的電弧增材制造。專利申請號為201120361177.6的單焊接電源雙送絲機構公開了一種單焊接電源雙送絲機構，該機構有兩臺送絲機、兩個焊槍，不能實現同時焊接，結構較為復雜、靈活性較差，且只能用于MIG/MAG焊接方法，不能滿足機器人電弧雙絲增材制造。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機器人用單機同嘴雙填絲非熔化極電弧增材制造方法與裝置，能夠解決非熔化極電弧增材制造生產效率低、成型速度慢等問題，適用于同種材料或者異種材料的機器人非熔化極電弧雙填絲增材制造。

實現本發明的技術方案為：

提供一種機器人用單機同嘴雙填絲非熔化極電弧增材制造裝置，具體包括：機器人控制柜、非熔化極焊接電源、焊槍、機器人、送絲機構；其中，焊槍通過夾具固定在機器人上；

送絲機構包括依次設置的雙絲共用導電嘴、單機雙送送絲機構、送絲盤I和送絲盤II及送絲通訊模塊，具體為：

雙絲共用導電嘴，為固定在焊槍上的導電嘴，兩個導絲孔在同一導電嘴內；

單機雙送送絲機構，固定于機器人臂上，包括控制電路、兩套送絲裝置及與其對應的電機與壓絲裝置。

其控制方法是，機器人控制柜通過送絲通訊模塊控制單機雙送送絲機構達到控制送絲的目的，二根絲材送入同一個導電嘴；機器人控制柜同時控制非熔化極焊接電源，調整工藝參數，引燃電弧，實現雙絲同嘴填絲與電弧引燃的同步協調控制。裝置通過機器人控制送絲信號的不同，實現雙填絲非熔化極電弧增材制造；通過改變絲材的種類和材質，實現同種絲材和異種絲材的雙填絲非熔化極電弧增材制造。

作為優選方式，雙絲共用送絲嘴的送絲夾角α為0°-20°；

作為優選方式，雙絲共用送絲嘴的兩個送絲孔的中心距d為3-15mm；

作為優選方式，單機雙送送絲機構通過一個控制電路對兩套送絲裝置的絲材送進速度進行控制；