[發明專利]高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法

在審

• 申請號: 201711464288.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108098113A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 王克鴻;謝建;彭勇;康承飛;周琦;王曉宇;朱韓剛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/09
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明屬于熔絲沉積快速成型技術領域，具體提供了一種高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法。該系統包括：工作臺；送絲機構；高頻脈沖電源；焊槍；控制器；氣源；噴嘴。利用高頻脈沖電源提供的電流產生高頻脈沖電弧，控制器引導焊槍移動至工作臺上，使用電弧機器人進行加工件制造的。制造過程中，工件的成型依靠送絲機構熔融的金屬焊絲，不需使用專門的供給材料分配裝置來供給材料，節約了生產成本。且高頻脈沖電弧具有能量集中，成型精度高的特點，提高了增材制造的效率。

技術領域

本發明涉及熔絲沉積快速成型技術領域，尤其涉及一種高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法。

背景技術

在增材制造技術領域，目前存在的金屬增材制造方法，主要是非熔化極的增材制造方法，即以激光束、電子束、等離子或離子束為熱源，采用粉末熔融燒結，如激光選區熔敷(燒結)、電子束選區熔融；和采用金屬絲材熔融堆疊，如電子束熔絲成型技術。然而這些方法生產的零件，都存在形狀誤差大等問題，且這些方法由于加工時沒有支撐面會造成變形，不適合薄壁圓筒的制造。

熔絲成型技術主要應用于熱塑性材料，其主要特點是用液化器代替了激光器，保持半流動成型材料剛好在凝固點之上，通常控制在比凝固溫度高1℃左右，便于冷卻快速成型。在本發明中，為避免未成型部分被新的熔池熔化損壞，采用一層層加工，同時加工多個零件的方法，待第一個零件冷卻到合適溫度后再加工下一層，直到加工完成。

專利CN 106064273 A公開了一種電子束復合增材制造方法，是利用電子束復合增材制造設備進行加工件制造的。該方法也能實現薄壁結構件的加工制造，但是該方法需要提供真空環境，設備昂貴復雜，且生產效率比較低。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術的缺陷和問題，本發明提供一種高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法。

一種高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法，包括如下幾個步驟：

S1：將三維實體零件模型圖經切片分層處理后的分層數據導入控制系統中，控制系統根據分層數據計算出每一層電弧在工作面內將要行走的路徑；

S2：氣源提前送氣0.5s，起弧時間0.1s，漸變時間0.2s,然后電弧進入穩定狀態，控制系統按照指定速度控制焊槍的運動，使焊槍產生的高頻脈沖電弧按照分層數據指定的路徑和速度運動，同時焊槍采用指定的高頻脈沖電流融化焊絲，在指定位置堆積，同時控制系統控制送絲機構按照指定的速度輸送焊絲進入熔融區域；

S3：控制系統控制焊槍將焊槍的位置豎直提升，然后按照步驟S2進行下一層的熔融堆積，直至零件堆積完成；

S4：在完成S3步驟后，完成工件的沉積堆疊后，停止焊槍的移動，同時進行熄弧和停止送絲機構的送絲，經過0.1s的漸變時間，進行收弧，時間是0.5秒；

S5：在完成S4步驟后，氣源在延遲0.5s后停止輸送保護氣，把焊槍移動到設好的安全位置后，完成高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造。

本發明一較佳實施方式中，高頻脈沖控制式電弧機器人增材制造方法堆積的第一層在相應的基板上進行。

本發明一較佳實施方式中，工作臺具有回轉裝置，可以繞中心點旋轉。

本發明一較佳實施方式中，脈沖電流可高達10000Hz。

本發明一較佳實施方式中，焊絲熔化增材，不需供給材料分配裝置和真空環境。

本發明一較佳實施方式中，保護氣為氬氣。

本發明一較佳實施方式中，產生的電弧為壓縮電弧，可提高增材成型過程中的熔敷效率和精度，提高成型質量。

本發明一較佳實施方式中，高頻脈沖電源可以根據工件結構和尺寸的要求，在控制面板上調節頻率和脈寬，控制電弧的熱分布和對工件的熱輸入，進而精準控制增材過程。