[发明专利]高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法

说明书

本发明属于熔丝沉积快速成型技术领域，具体提供了一种高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法。该系统包括：工作台；送丝机构；高频脉冲电源；焊枪；控制器；气源；喷嘴。利用高频脉冲电源提供的电流产生高频脉冲电弧，控制器引导焊枪移动至工作台上，使用电弧机器人进行加工件制造的。制造过程中，工件的成型依靠送丝机构熔融的金属焊丝，不需使用专门的供给材料分配装置来供给材料，节约了生产成本。且高频脉冲电弧具有能量集中，成型精度高的特点，提高了增材制造的效率。

技术领域

本发明涉及熔丝沉积快速成型技术领域，尤其涉及一种高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法。

背景技术

在增材制造技术领域，目前存在的金属增材制造方法，主要是非熔化极的增材制造方法，即以激光束、电子束、等离子或离子束为热源，采用粉末熔融烧结，如激光选区熔敷(烧结)、电子束选区熔融；和采用金属丝材熔融堆叠，如电子束熔丝成型技术。然而这些方法生产的零件，都存在形状误差大等问题，且这些方法由于加工时没有支撑面会造成变形，不适合薄壁圆筒的制造。

熔丝成型技术主要应用于热塑性材料，其主要特点是用液化器代替了激光器，保持半流动成型材料刚好在凝固点之上，通常控制在比凝固温度高1℃左右，便于冷却快速成型。在本发明中，为避免未成型部分被新的熔池熔化损坏，采用一层层加工，同时加工多个零件的方法，待第一个零件冷却到合适温度后再加工下一层，直到加工完成。

专利CN 106064273 A公开了一种电子束复合增材制造方法，是利用电子束复合增材制造设备进行加工件制造的。该方法也能实现薄壁结构件的加工制造，但是该方法需要提供真空环境，设备昂贵复杂，且生产效率比较低。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本发明提供一种高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法。

一种高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法，包括如下几个步骤：

S1：将三维实体零件模型图经切片分层处理后的分层数据导入控制系统中，控制系统根据分层数据计算出每一层电弧在工作面内将要行走的路径；

S2：气源提前送气0.5s，起弧时间0.1s，渐变时间0.2s,然后电弧进入稳定状态，控制系统按照指定速度控制焊枪的运动，使焊枪产生的高频脉冲电弧按照分层数据指定的路径和速度运动，同时焊枪采用指定的高频脉冲电流融化焊丝，在指定位置堆积，同时控制系统控制送丝机构按照指定的速度输送焊丝进入熔融区域；

S3：控制系统控制焊枪将焊枪的位置竖直提升，然后按照步骤S2进行下一层的熔融堆积，直至零件堆积完成；

S4：在完成S3步骤后，完成工件的沉积堆叠后，停止焊枪的移动，同时进行熄弧和停止送丝机构的送丝，经过0.1s的渐变时间，进行收弧，时间是0.5秒；

S5：在完成S4步骤后，气源在延迟0.5s后停止输送保护气，把焊枪移动到设好的安全位置后，完成高频脉冲控制式电弧机器人增材制造。

本发明一较佳实施方式中，高频脉冲控制式电弧机器人增材制造方法堆积的第一层在相应的基板上进行。

本发明一较佳实施方式中，工作台具有回转装置，可以绕中心点旋转。

本发明一较佳实施方式中，脉冲电流可高达10000Hz。

本发明一较佳实施方式中，焊丝熔化增材，不需供给材料分配装置和真空环境。

本发明一较佳实施方式中，保护气为氩气。

本发明一较佳实施方式中，产生的电弧为压缩电弧，可提高增材成型过程中的熔敷效率和精度，提高成型质量。

本发明一较佳实施方式中，高频脉冲电源可以根据工件结构和尺寸的要求，在控制面板上调节频率和脉宽，控制电弧的热分布和对工件的热输入，进而精准控制增材过程。