[发明专利]一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法

权利要求书

1.一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法，该匹配方法主要由磁控摆动等离子电弧装置、送丝装置、等离子电弧摆动控制系统与丝材末端位置控制系统实现，其特征在于：等离子电弧在增材制造过程中沿焊枪轴中心进行偏摆的同时，送丝装置沿等离子电弧偏摆方向进行对向送丝；根据增材轨迹形状调整等离子电弧摆动的频率、方向和摆动幅度，同时控制对向送丝的丝材末端位置和送丝速度调节熔宽，在增材过程中等离子电弧摆动的频率、方向和幅度与丝材末端位置和送丝速度实时匹配，实时匹配过程为：将切片层增材轨迹形状细分为多个小面积区域，等离子电弧摆动控制系统接收每一个小区域各点的坐标信息及面积信息后，根据单位脉冲时间T_f可得等离子电弧摆动的频率，通过增材方向和增材区域控制等离子电弧摆动的方向和幅度，然后等离子电弧摆动控制系统将等离子电弧信息和坐标信息及面积信息反馈给丝材末端控制系统，丝材末端控制系统根据小区域各点的坐标信息计算每个小区域的丝材末端位置原点坐标和单位脉冲时间内轴线两边的增材区域面积值，再通过面积值反求送丝速度以控制轴线两边的送丝量，同时利用气缸调节丝材末端位置保证丝材末端位置原点与增材轨迹边缘的距离恒定；等离子电弧摆至丝材末端位置原点时，靠近该丝材末端位置原点的送丝单元则以计算的送丝速度送丝，经过时间后停止送丝，然后等离子电弧摆至对向的丝材末端位置原点，对向的送丝单元开始以计算的送丝速度送丝，时间后停止送丝并开始下一小区域的增材。

2.根据权利要求1所述的一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法，其特征在于：所述的送丝装置包括电机(2)、电机支架(14)、电机齿轮(15)、转盘(3)、4台送丝机、4个气缸(4)及4个气缸夹具(5)、4套摇杆滑块机构(6)、4套送丝调整组件(7)、4个送丝导管(8)及4个送丝嘴(9)；其中1台送丝机、1个气缸(4)及气缸夹具(5)、1套摇杆滑块机构(6)、1套送丝调整组件(7)、1个送丝导管(8)及送丝嘴(9)组成一个独立的送丝单元，送丝单元通过转盘与焊枪固连，电机通过电机支架与焊枪固连。

3.根据权利要求2所述的一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法，其特征在于：所述的独立的送丝单元可以单独控制送丝方向、送丝角度、送丝速度和丝材末端位置，在进行磁控等离子弧增材制造时，电机通过齿轮传动带动转盘在均布的弧度区间内旋转以控制送丝的方向，气缸通过滑块摇杆机构带动送丝导管摆动进行送丝角度和丝材末端位置的微调，送丝角度和丝材末端位置变化较大时可以利用送丝调整组件调节，通过送丝机实时调整送丝速度可以控制增材量和丝材末端位置，4个独立的送丝单元能够实现增材方向调整幅度大时快速调整送丝方向。