[發明專利]一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的方法

有效

• 申請號: 202110309743.7
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113118602B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 周明;王克鴻;周春東;彭勇;王劍春;陳磊;何樂
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;佛山國防科技工業技術成果產業化應用推廣中心
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K9/04;B33Y10/00
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 蔣瑋

本發明公開了一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的方法，涉及增材制造技術領域，增材裝置主要包括運動執行系統和增材系統；所述運動執行系統包括機械臂、可變位增材平臺及其控制柜等；所述增材系統包括CMT電弧增材槍和多絲多等離子弧增材槍；方法包括以下步驟：步驟S101：耗材選擇、設備安裝,選用合適的絲材、基板種類及規格，確定多絲多等離子槍數量；步驟S102：增材模型優化、路徑規劃，分別生成第一機器人和第二機器人的路徑程序；步驟S103：工藝調試匹配，將多絲多等離子弧和CMT電弧增材的最優增材工藝參數分別適配到對應的機器人程序中；步驟S104：增材開始；利用本發明提供的方法對增材模型輪廓區域和內部區域進行分區增材可實現高質高效增材。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，尤其涉及到一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的方法。

背景技術

在金屬增材制造過程中，采用的方法主要有電弧熔絲/粉增材、激光熔絲/粉增材、電子束熔絲/粉增材等。相比電弧熔絲/粉增材，激光和電子束增材成形精度較高，但是一般情況下其增材熔覆效率較低。CMT電弧增材和等離子弧增材是目前應用較多的電弧增材制造方法，由于等離子弧是非熔化極電弧，可以實現絲和電弧能量獨立控制，可以獲得層厚薄、成形良好、質量高的增材構件，但是其增材熔覆效率往往較低。且在對增材模型輪廓區域進行增材時，往往出現由于等離子弧熱量過大使得沉積體出現熔塌等問題。而CMT電弧增材屬于冷金屬過渡焊接方法，其熱輸入量低、增材效率高，其增材成形及組織性能一般低于同條件下等離子弧增材方法。

對于大型構件的增材制造，單純采用等離子弧增材效率太低，而單純采用 CMT電弧增材制造成形精度和性能要求又易不達標，因此亟需提出新的增材技術解決該問題。本發明公開了一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的裝置，集成等離子弧和CMT電弧增材技術的優勢，對模型輪廓區域和內部區域進行分區路徑規劃，分別采用多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材，高質高效制造增材構件。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的，一種多絲多等離子弧和CMT雙機器人協同增材的方法，增材裝置包括運動執行系統和增材系統。所述運動執行系統包括二個機械臂、可變位增材平臺及其控制柜等；所述增材系統包括一個CMT電弧增材槍和一個多絲多等離子弧增材槍，還包括與其對應的增材電源、送絲機、水冷機和保護氣瓶等；其中，CMT電弧增材槍和多絲多等離子弧增材槍分別安裝在兩個機械臂末端連接法蘭上，且所述機械臂排布在可變位增材平臺的不同側。

所述方法包括以下步驟：

步驟S101：耗材選擇、設備安裝，選用合適的絲材、基板種類及規格，確定等離子弧增材槍數量，并將多絲多等離子弧增材系統和CMT增材系統集成或安裝至對應機械臂；

步驟S102：增材模型優化、路徑規劃，分別生成第一機械臂和第二機械臂的路徑程序；

步驟S103：工藝調試匹配，將多絲多等離子弧和CMT電弧增材的最優增材工藝參數分別適配到對應的機械臂程序中；

步驟S104：進行增材，根據規劃好的增材路徑，先用CMT電弧增材槍增材出構件的內外輪廓，然后再使用多絲多等離子弧增材槍對輪廓內部進行填充增材。增材一層結束后對表面進行清理打磨，待其溫度冷卻至設定層間溫度區間時，以同樣的方式進行下一層的增材，直至模型全部增材完畢；

優選地，步驟S101的步驟包括：

S1011：根據模型的結構特征及生產效率要求，選擇耗材類型及規格，并確定等離子弧增材槍的數量。

S1012：將多絲多等離子增材槍及其對應的送絲機、保護氣瓶、水冷機、增材電源、水冷機等安裝或集成至第一機械臂。

S1013：將CMT增材槍及其對應的送絲機、保護氣瓶、增材電源等安裝或集成至第二機械臂；