[发明专利]一种铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备与方法在审

专利信息
申请号: 201710036247.2 申请日: 2017-01-17
公开(公告)号: CN106583729A 公开(公告)日: 2017-04-26
发明(设计)人: 杨永强;王安民;李阳 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: B22F3/115 分类号: B22F3/115;C23C4/123;B33Y10/00;B33Y30/00
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司44245 代理人: 蔡克永
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 铝合金 丝材微束 等离子 弧增材 制造 设备 方法
【权利要求书】:

1.一种铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,包括等离子枪(9)、导轨机构、等离子枪驱动机构、中央控制系统(1)、成型基台(11);所述等离子枪驱动机构搭载等离子枪(9)在导轨机构上运动;其特征在于:所述成型基台(11)安装在一平移机构上,平移机构搭载成型基台(11)在Y轴方向水平往复运动;

所述等离子枪驱动机构包括Z轴方向运动控制器(6)、Z轴运动导轨(7)、X轴方向运动控制器(13)、X轴运动导轨(14);

所述Z轴运动导轨(7)为双导轨,分别直立在成型基台(11)的两侧,Z轴方向运动控制器(6)安装在Z轴运动导轨(7)上;所述Z轴方向运动控制器(6)和Z轴运动导轨(7)组成了等离子枪(9)的Z轴方向驱动;

所述X轴方向运动控制器(13)安装在X轴运动导轨(14)上,X轴运动导轨(14)的两端分别安装在两个Z轴方向运动控制器(6)上;所述X轴方向运动控制器(13)和X轴运动导轨(14)组成了等离子枪(9)的X轴方向驱动。

2.根据权利要求1所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,其特征在于:所述平移机构包括Y轴运动导轨(15)及Y轴方向运动控制器(16);所述成型基台(11)安装在Y轴运动导轨(15)上;由Y轴方向运动控制器(16)驱动成型基台(11)在Y轴方向水平往复运动。

3.根据权利要求2所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,其特征在于:所述Y轴运动导轨(15)为矩形平板,其两侧开设有截面呈凹字型轨道槽(151);所述成型基台(11)为一矩形平台,其置于矩形平板上,并且其下表面与矩形平板的上表面滑动贴合;所述矩形平台的两侧呈L字形轨道(111);L字形轨道(111)嵌入在凹字型轨道槽(151)内;

当Y轴方向运动控制器(16)驱动成型基台(11)时,L字形轨道(111)可在凹字型轨道槽(151)内运动,进而将成型基台(11)限制在沿Y轴方向水平往复运动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,其特征在于:所述X轴运动导轨(14)上安装有风琴式防护罩(12),用于防止X轴运动导轨(14)内部积聚灰尘。

5.根据权利要求4所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,其特征在于:所述等离子枪(9)包括加工集成单元(8)和弧外填丝器(10);所述加工集成单元(8)连接X轴方向运动控制器(13)。

6.根据权利要求4所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备,其特征在于所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备还包括:高压保护气瓶(2)、微束等离子枪水冷机(3)、铝合金丝材供丝器(4)、送丝机(5);

所述高压保护气瓶(2)按照恒定压力输出保护气体,保护气被传输至加工集成单元(8)内并从等离子枪(9)流出,起到保护和压缩等离子弧的作用;

所述微束等离子枪水冷机(3),将冷水通过回路运送至等离子枪(9)内部,用于冷却等离子枪(9);

所述铝合金丝材供丝器(4),用于将铝合金丝材按照特定速率输送至弧外填丝器(10)内;

所述送丝机(5)是铝合金丝材的存储单元,铝合金丝材供丝器(4)按设定速率将送丝机(5)内的铝合金丝材输送至弧外填丝器(10)内。

7.权利要求1至6中任一项所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备的运行方法,其特征在于包括等离子枪运动步骤、成型基台运行步骤;

等离子枪运动步骤:X轴方向运动控制器(13)和X轴运动导轨(14)组成了等离子枪(9)的X轴方向驱动,Z轴方向运动控制器(6)和Z轴运动导轨(7)组成了等离子枪(9)的Z轴方向驱动;通过控制X轴方向运动控制器(13)和Z轴方向运动控制器(6)使等离子枪(9)在XZ轴方向往复运动;

成型基台运行步骤:通过控制Y轴方向运动控制器(16)使成型基台(11)的L字形轨道(111)在凹字型轨道槽(151)内运动,进而将成型基台(11)限制在沿Y轴方向水平往复运动。

8.根据权利要求7所述铝合金丝材微束等离子弧增材制造设备的运行方法,其特征在于还包括一个零件的加工步骤:

步骤一:将处理好的零件加工数据导入到中央控制系统(1);

步骤二:等离子枪驱动机构以及平移机构运行,使等离子枪(9)和成型基台(11)运行至初始位置;

步骤三:加工集成单元(8)工作,并按照预定规律使等离子枪(9)产生微束等离子弧,同时弧外填丝器(10)按照设定速率向微束等离子弧内添加铝合金丝材;

步骤四:等离子枪(9)按照设定路径在成型基台(11)平面上熔丝堆积出零件的第一层截面区域;

步骤五:零件的第一层截面加工完成后,Z轴方向运动控制器(6)驱动等离子枪(9)上升一个加工层的层厚高度;

步骤六:重复步骤二至步骤五的过程,直至零件成型,加工完成。

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