[发明专利]一种新型电弧增材与气中电火花电弧铣削减材复合制造装置

说明书

本发明提供一种新型电弧增材与气中电火花电弧铣削减材复合制造装置，包括：电源系统、运动平台、增减材工作头；所述电源系统包括：增材电源、减材电源；所述运动平台包括：六轴机器人、控制柜、工作台、基板、堆积件、夹具；所述增减材工作头包含电弧增材和气中电火花电弧铣削减材；所述电弧增材包括：支架、绝缘套、焊枪、堆积丝；所述气中电火花电弧铣削减材包括：底座、外唇形密封、内唇形密封、轴承、主轴、压盖、调整环、电极、主动齿轮、电机；电弧增材和气中电火花电弧铣削减材交替进行，所述焊枪和所述电极同轴；所述电极侧面和端面可去除所述堆积件侧面与顶部余量；所述气中电火花电弧铣削减材有大电流电弧和小电流电火花两种模式。

技术领域

本发明属于增材和减材制造领域，具体地涉及一种使用电弧增材制造和气中电火花电弧铣削减材制造相结合制造工艺。

背景技术

电弧增材制造使用电弧熔化丝材层层堆积组合成零件，是一种高堆积速率、高材料利用率、低设备费用具有潜力的增材制造工艺，部分应用于宇航与生物工业领域。电弧增材为层层堆积过程，由于每层层高一般超过1mm，台阶效应十分明显，表面质量较差，一般需要后续机加工使堆积件达到所需精度和表面质量。

由于电弧增材一般使用六轴机器人或数控平台作为载具完成增材制造，而后续机加工减材制造则在其他数控机床上完成，增材和减材过程在两套分离设备上完成，这导致需要重新装夹定位，此外需要额外的搬运时间，这些显著降低加工效率。

此外，传统机加工依靠刀具切削刃去除材料，期间存在显著切削力，切削力造成零件表面变形与加工硬化，而通过减小切削参数，表面变形与加工硬化减弱，但这显著降低加工效率。对于薄壁件，由于很容易发生变形，机加工去除材料变得极为困难。

电弧增材可能制造整体封闭零件，如空心球体，若采用传统先电弧增材，之后再在数控机床减材去除表面余量，空心球体内部显然无法加工。

这些缺陷极大限制了电弧增材的推广和应用。

本发明的新型电弧增材与气中电火花电弧铣削减材复合制造装置将电弧增材和气中电火花电弧铣削减材两套系统有机集成在一起，装于一台六轴机器人上，制造过程中，增材和减材交替进行，可显著提高制造效率，焊枪与铣削电极同轴，结构紧促，便于控制。此外，电火花电弧铣削无切削力，不会造成零件表面变形，采用压缩二氧化碳作为介质，避免对堆积件的污染，保证电弧增材制造的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种新型电弧增材与气中电火花电弧铣削减材复合制造装置。

本发明的技术方案如下：

一种新型电弧增材与气中电火花电弧铣削减材复合制造装置，其特征在于包括：电源系统、运动平台、增减材工作头；所述电源系统包括：电弧增材电源、气中电火花电弧铣削减材电源；所述运动平台包括：六轴机器人、控制柜、工作台、基板、堆积件、夹具；所述六轴机器人、所述工作台通过地脚螺栓紧固于地面；所述夹具通过螺栓安装于所述工作台，并夹紧所述基板。

优选的，所述增减材工作头包含电弧增材结构和气中电火花电弧铣削减材结构；所述电弧增材结构包括：支架、绝缘套、堆积丝、焊枪；所述焊枪安装于所述绝缘套；所述绝缘套由不导电材质制成，安装于所述支架；所述支架螺栓紧固于所述六轴机器人末端；所述堆积丝同轴安装于所述焊枪；所述电弧增材电源输出由导线连接所述工作台和所述焊枪。

优选的，所述气中电火花电弧铣削减材结构包括：底座、外唇形密封、内唇形密封、轴承、主轴、压盖、调整环、电极、主动齿轮、电机。