[发明专利]一种基于智能搅拌的增等材融合制造设备以及方法

权利要求书

1.一种基于智能搅拌的增等材融合制造设备，其特征在于，包括：搅拌装置、跟踪装置、夹持装置、电弧增材制造焊枪。搅拌装置和夹持装置协同工作完成对部件的搅拌摩擦加工工作；电主轴两侧安装有RV减速器，使电主轴外部连接在机器人第六轴末端，叉形支架套在电主轴固定环外侧，使整个夹持装置与搅拌装置保持固定。跟踪装置被伺服电机驱动经传动齿轮控制旋转角度，压力检测装置和压力环配合检测搅拌摩擦加工的实时压力，工作时搅拌针插入增材制造部件进行搅拌摩擦加工；轧辊架安装叉形支架底部两侧，压力仓对轧辊轴承提供向中心的压力，使其对被加工部件始终处于压紧固定状态；轧辊轴承套在轧辊轴上，两侧被定位轴套所固定；工作时，加工增材部件被双侧轧辊轴承夹紧，轧辊随着机器人运动而转动，对被加工增材部件进行搅拌摩擦加工。

2.如权利要求1所述的基于智能搅拌的增等材融合制造设备，其特征在于，轧辊轴承双侧为圆柱面，宽度为8mm，可夹紧2-3个沉积层，以防止搅拌摩擦加工过程中材料的过度变形。

3.如权利要求1所述的基于智能搅拌的增等材融合制造设备，其特征在于，，搅拌针转速由搅拌摩擦加工电主轴控制，搅拌针前进速度、下压深度和搅拌针倾角均由机器人控制。

4.一种基于智能搅拌的增等材融合制造的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过增材制造分层切面软件设定好焊接机器人的轨迹路径，搅拌摩擦加工机器人的加工轨迹由跟踪装置反馈给控制器进行规划控制，使搅拌摩擦加工装置尾随焊接机器人增材制造形成的焊缝。

步骤二；根据所加工部件的材料及层厚设定搅拌摩擦加工的参数：

增材制造被加工部件材料为铝合金时：主轴转速400-2000r/min，前进速度50-500mm/min，搅拌针倾角0-2.5°，下压量等于增材部件每一层的厚度；

增材制造被加工部件材料为镁合金时：主轴转速1200-1500r/min，前进速度50-100mm/min，搅拌针倾角2.5°，下压量等于增材部件每一层的厚度；

增材制造被加工部件材料为钛合金时：主轴转速200-300r/min，前进速度20-60mm/min，搅拌针倾角1.5-2.5°，下压量等于增材部件每一层的厚度；

步骤三：完成一层增材及搅拌摩擦加工后，从下一层起点重复相同的操作，搅拌摩擦加工的参数应与增材制造部件特征相匹配。

5.如权利要求1所述的基于智能搅拌的增等材融合制造的方法，其特征在于，由多机器人协同工作，一台焊接机器人完成电弧增材部件的制造过程，另一台安装有搅拌摩擦加工装置的机器人对已完成的增材部件进行加工强化；焊接机器人自动分层切片目标增材部件并进行路径规划，搅拌摩擦加工机器人通过路径检测装置识别并反馈数据给机器人控制器，使搅拌摩擦加工路径严格按照焊缝轨迹中心工作；焊接机器人完成增材制造部件在进行每一层焊缝后，搅拌摩擦加工机器人紧随焊缝进行加工，其中时间间隔不超过30秒，即在部件冷却前进行搅拌摩擦加工处理。