[发明专利]一种双机器人协同电弧增材方法及装置

说明书

本发明涉及一种双机器人协同电弧增材方法及装置，包括如下步骤：对电弧增材样件进行三维建模，将模型导入机器人离线路径编程软件中，对样件进行工艺分区，分别为MIG增材区和等离子增材区，构件各表面至内部8～15mm范围内所组成的几何区域为等离子增材区，其余部分为MIG增材区；按照高度对增材样件进行步骤分区；双机器人依次交替进行所有步骤分区的电弧增材，直至样件增材完成。本发明的双丝MIG电弧增材用于实现电弧增材制造的高效率；等离子增材用于改善双丝MIG电弧增材后增材构件的尺寸精度，提高电弧增材的表面精度，同时也可使用镍基合金等特殊材料对构件进行全表面性能改善，从而实现高效高精度的高质量电弧增材制造。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种双机器人协同电弧增材方法及装置。

背景技术

电弧增材制造技术是一种采用逐层堆积的先进数字化制造技术，其中MIG电弧增材制造技术具有沉积效率高，耗费时间少等优异特点，但是存在制造精度不高的缺点，增材之后仍需要大量的去除材料才能达到外形精度要求；而等离子电弧增材制造技术虽然沉积效率低于前者，但其能量集中，无论送丝还是送粉，其增材构件尺寸精度都较高，后加工去除材料少。

专利CN112355435A公开了一种通过激光重熔提高电弧增材表面精度的方法，由于激光增材对工件的装配精度要求高，因此对于大型构件而言装配困难；同时低碳钢以及高反光率的金属使用激光进行重熔或增材的效果不佳，无法满足这类材料的增材制造；并且激光重熔的工作效率较低，只能用于小型结构件的电弧增材制造，应用于大型结构件增材制造上会导致极大地延长产品生产制造时间，同时也无法满足对增材构件侧面进行高精度处理，因而需要寻找适用于各种尺寸、方向以及材料的高效高精度的增材制造的新的方法。

发明内容

本发明针对大型结构件增材时，沉积速率高但增材尺寸精度低的不足，提出了一种双机器人协同高效高精度电弧增材方法及装置，以实现高效高精度增材大型结构件。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种双机器人协同电弧增材方法，包括如下步骤：

步骤一：对样件进行工艺分区，构件各表面至内部8～15mm范围内所组成的几何区域为等离子增材区，其余部分为MIG增材区。然后按照高度对增材样件进行步骤分区，每个步骤分区高度在50～100mm之间，从下向上分别编号为1区、2区、…、N区；

步骤二：将增材样件三维模型导入机器人电弧增材离线编程软件中，分别根据MIG和等离子增材工艺参数确定样件步骤分区数据，然后按照步骤分区顺序在离线编程软件中分别生成双丝MIG增材机器人和等离子增材机器人的增材路径与姿态程序；

步骤三，将基板打磨清理并安装在变位机上；

步骤四，对步骤分区第N区(初始时N＝1)进行增材，使用双丝MIG增材机器人对第N区MIG增材区进行电弧增材；

步骤五，待第N区MIG增材区增材结束后，关闭双丝MIG增材机器人，启动变位机以及等离子增材机器人，对已增材构件进行角度变换，使等离子增材机器人能对已增材构件侧表面进行增材，改善增材构件的尺寸表面精度以及性能(此步骤中等离子增材机器人使用的填充材料可以与双丝MIG增材机器人使用的填充材料相同，也可以是其他材料)；

步骤六，第N区增材完成后，采用钢刷或角磨机清理第N区上层表面，然后令N＝N+1；

步骤七，重复步骤四、五、六，直至增材构件全部完成；

步骤八：卸下基板和增材构件，采用切割法将增材构件与基板分离，当等离子增材材料与MIG增材材料不同时，同时将分离后的增材构件固定在变位机上，切割面朝上，启动等离子增材机器人进行增材，增材结束后关闭所有设备，卸载增材构件。

进一步的，MIG增材区增材的材料为结构钢、高氮钢；

进一步的，等离子增材区增材的材料为结构钢、高氮钢、镍基合金；