[發(fā)明專利]金屬絲材電弧增材制造的擠出裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810048174.3
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108247177B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周野飛;秦廣闊;肖雨晨;陸鑫;楊慶祥
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/12
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務(wù)所(普通合伙) 13102
• 代理人: 鄂長林

本發(fā)明公開了一種金屬絲材電弧增材制造的擠出裝置。包括通過聯(lián)軸器(22)安裝在步進電機Ⅰ(24)輸出軸上的絲杠組成的補償系統(tǒng)、通過送絲輪(7)安裝在步進電機Ⅱ(3)輸出軸上的送絲系統(tǒng)、通過齒輪(17)安裝在步進電機Ⅲ(20)輸出軸上的變位系統(tǒng)以及通過CCD傳感器(11)對增材制造過程進行傳輸?shù)姆答伩刂葡到y(tǒng)以及工作臺(14)。本發(fā)明通過CCD傳感器，控制電機正反轉(zhuǎn)調(diào)整擠出頭的高度位置，以補償增材高度上產(chǎn)生的誤差；另外，送絲系統(tǒng)可以實現(xiàn)回抽(金屬絲材反向退回)功能，提高增材工件的表面質(zhì)量。變位系統(tǒng)通過齒輪齒條的嚙合實現(xiàn)擺動，使擠出頭時刻垂直于弧形面，利于弧形工件的增材制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬絲材電弧增材制造的擠出裝置。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)正在快速改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式，作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，美國、德國等發(fā)達國家高度重視并積極推廣該技術(shù)。所謂的增材制造技術(shù)，就是在計算機中將3D CAD模型分成若干層，通過增材制造設(shè)備在一個平面上按照3D CAD層圖形，將塑料、金屬甚至生物組織活性細胞等材料燒結(jié)或者黏合在一起，然后再一層一層的疊加起來。通過每一層不同的圖形的累積，最后形成一個三維物體。隨著科技發(fā)展及推廣應(yīng)用的需求，利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。

在現(xiàn)階段，對于金屬的增材制造還有很多難點問題存在。中國專利(CN201510446253.6)公開一種InFocus-TOPTIG雙電弧復(fù)合焊接方法，該方法可以將MIG焊的送絲方式結(jié)合在TIG焊中，但是仍然受增材形狀的約束，對于斷點和高度補償問題仍沒有解決；同時，在金屬增材的過程中由于金屬溫度過高容易出現(xiàn)流淌、混層和失高等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種金屬絲材電弧增材制造的擠出裝置，該發(fā)明在實現(xiàn)送絲和回抽的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)±90°傾斜增材方式，并且通過CCD數(shù)據(jù)采集器的圖像分析，對送絲系統(tǒng)的高度進行補償，解決流淌、混層和失高問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種金屬絲材電弧增材制造的擠出裝置，其包括通過聯(lián)軸器安裝在步進電機Ⅰ輸出軸上的絲杠組成的補償系統(tǒng)、通過送絲輪安裝在步進電機Ⅱ輸出軸上的送絲系統(tǒng)、通過齒輪安裝在步進電機Ⅲ輸出軸上的變位系統(tǒng)以及通過CCD傳感器對增材制造過程進行傳輸?shù)姆答伩刂葡到y(tǒng)以及工作臺。在上述本發(fā)明的電弧增材制造的擠出裝置中，所述步進電機Ⅰ通過螺栓螺母連接在支撐柱上，步進電機Ⅰ輸出軸上端與調(diào)節(jié)手輪用螺釘鎖緊，其輸出軸下端通過聯(lián)軸器與絲杠連接，為了使滑塊能沿絲杠方向移動，在絲杠兩側(cè)配有導(dǎo)軌。

所述送絲系統(tǒng)通過電機座上的預(yù)留孔用螺栓螺釘安裝在活動滑塊上，另一側(cè)同樣通過螺栓和螺釘與送絲系統(tǒng)中的安裝板Ⅱ相連，步進電機Ⅱ通過預(yù)緊螺釘與送絲輪相連，壓緊輪焊接在壓緊塊上，壓緊塊通過螺栓連接在安裝板上，安裝板Ⅱ上方擰有一加長緊固螺釘，螺釘上套有壓緊彈簧，彈簧尾端加一墊片并焊接在壓緊塊上。

所述變位系統(tǒng)的齒輪通過螺釘鎖緊在步進電機Ⅲ上，齒輪與齒條相互嚙合，齒條通過T型螺母和螺栓固定在支撐座上。變位系統(tǒng)的另一側(cè)通過螺釘固定在弧形導(dǎo)軌的滑塊上，弧形導(dǎo)軌同樣通過T型螺母和螺栓固定在支撐座上。

所述工作臺為三軸并聯(lián)式工作臺，工作臺連接三對支桿，三對支桿分別鉸接在三個Z向滾珠絲杠滑臺的滑塊上，通過控制三個滾珠絲杠滑臺的步進電機，進而使工作臺完成三個自由度的運動。

所述反饋控制系統(tǒng)的CCD傳感器與擠出頭水平，CCD傳感器鏡頭前裝有窄帶濾光片和減光鏡，并將所得圖像反饋至上位機。

本發(fā)明的有益效果是：通過CCD傳感器，控制電機正反轉(zhuǎn)調(diào)整擠出頭的高度位置，進而控制擠出頭下端到工件上表面的距離，以補償增材高度上產(chǎn)生的誤差；另外，該送絲系統(tǒng)可以實現(xiàn)回抽(金屬絲材反向退回)功能，提高增材工件的表面質(zhì)量。變位系統(tǒng)通過齒輪齒條的嚙合實現(xiàn)擺動，使擠出頭時刻垂直于弧形面，利于弧形工件的增材制造。

附圖說明