CN111482675B - 半圆弧摆动式电弧cmt增材制造打印装置 - Google Patents

半圆弧摆动式电弧cmt增材制造打印装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，包括焊枪、保护气嘴、焊枪卡盘、半圆弧式摆动装置、摆动连接杆以及摆动电机；所述焊枪固定在焊枪卡盘上，保护气嘴连接于焊枪的末端；所述半圆弧式摆动装置与外界法兰固定；所述半圆弧式摆动装置沿着其圆弧方形设置有圆弧卡槽，摆动连接杆被设置成在所述圆弧卡槽内滑动，其中，所述摆动连接杆的首端连接焊枪卡盘，末端连接摆动电机。本发明可在确定打印件宽度后，通过调节摆幅宽度，以及调节摆动电机转速控制打印速率，打印圆环外壁时避免机器人(机床)使用变位机的问题。

Description

半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置
技术领域
本发明涉及电弧增材制造技术领域，具体而言涉及一种半圆弧摆动式电弧 CMT增材制造打印装置。
背景技术
电弧增材制造(WAAM)是以电弧作为热源，焊丝作为增材材料，快速成型出致密度高、力学性能好的金属复杂几何构件的增材制造工艺。其中的 MIG/MAG/CMT电弧增材制造，熔化极气体保护焊是采用连续等速送进可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为焊接热源来熔化焊丝和母材，形成熔池。由于采用焊丝作为电极，可选择较大电流，生产效率高。
目前，电弧增材制造方法包括同轴、旁轴单双丝电弧3D打印，多丝电弧3D 打印虽然丝材利用率较高，但其打印稳定性较差，且多丝热源数量较多，使其热输入过大，所产生的热应力变形较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，确定打印件宽度后，通过调节摆幅宽度，与摆动电机转速控制打印速率，打印圆环外壁时避免了机器人(机床)使用变位机的问题。
为实现上述目的，本使用新型采用的技术方案如下：
半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，包括焊枪、保护气嘴、焊枪卡盘、半圆弧式摆动装置、摆动连接杆以及摆动电机；
所述焊枪固定在焊枪卡盘上，保护气嘴连接于焊枪的末端；
所述半圆弧式摆动装置与外界法兰固定；
所述半圆弧式摆动装置沿着其圆弧方向设置有圆弧卡槽，摆动连接杆被设置成在所述圆弧卡槽内滑动；
其中，所述摆动连接杆的首端连接焊枪卡盘，末端连接摆动电机。
优选地，所述保护气嘴被设置成与外部的保护气连接。
优选地，所述圆弧卡槽内设置有可调节限位机构，用以限制摆动连接杆在圆弧卡槽内的摆动位置，以确定打印层宽度。
优选地，所述摆动电机被配置成转速可调节，以控制增材制造打印速度。
优选地，所述焊枪内设置有从外部的送丝机连续供应的焊丝。
优选地，所述摆动电机为交流或者直流式往复摆动驱动电机。
优选地，焊枪送丝为同轴送丝。
由以上技术方案可见，本发明的电弧CMT增材制造打印装置，采用同轴送丝熔化极电弧增材制造过程中，焊丝与打印件接触产生电弧，电弧熔化焊丝并以熔滴过渡形式在打印件表面形成熔池，多个摆动形式搭接使打印过程中热量传递更加均匀，打印成形更加稳定，从而实现半圆弧式摆动电弧CMT打印，可在确定打印件宽度后，通过调节摆幅宽度，以及调节摆动电机转速控制打印速率，打印圆环外壁时避免了机器人(机床)使用变位机的问题。
同时，通过半圆弧式摆动打印方式，通过连杆控制焊枪摆动，摆动控制系统调节焊枪摆动速率和摆幅，控制打印速率及成型宽度；打印过程中通过纵向位移速度控制打印搭接率，大大提高了电弧打印稳定性，对不同打印件提供了有效、高效的打印方式，尤其是环装外壁打印形式，打印具有多样性。
通过本发明的摆动式打印方式还可有效降低气孔率，提高打印综合性能。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明的半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置的示意图。
附图中，各个附图标记的含义如下：
1-焊丝，2-焊枪，3-保护气嘴，4-焊枪卡盘，5-半圆弧式摆动装置，6-摆动连接杆，7-圆弧卡槽，8-摆动电机，9-限位机构。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合附图1所示的半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，包括焊枪2、保护气嘴3、焊枪卡盘4、半圆弧式摆动装置5、摆动连接杆6以及摆动电机8。
焊枪2固定在焊枪卡盘上，保护气嘴3连接于焊枪的末端。保护气嘴3被设置成与外部的保护气连接，例如惰性气体保护气。
半圆弧式摆动装置5与外界法兰固定。
半圆弧式摆动装置5沿着其圆弧方向设置有圆弧卡槽7，摆动连接杆6被设置成在所述圆弧卡槽内滑动。可选地，半圆弧式摆动装置5的圆弧角度在120-150 度之间。
其中，摆动连接杆6的首端连接焊枪卡盘4，末端连接摆动电机8。如此，可通过摆动电机8的摆动运动，带动摆动连接杆6在圆弧卡槽7内来回摆动，从而驱动焊枪的运动。
在一些实施例中，摆动电机可以为交流或者直流式往复摆动驱动电机。
如此，在具体打印作业过程中，焊枪可安装在焊接机器人或多轴联动机床上，待加工工件采用夹具固定于可加工位置，通过调节圆弧卡槽内限位机构位置来改变打印过程中摆幅大小，并确定打印层宽度。通过控制设定摆动电机转速，从而确定打印速度。
优选地，圆弧卡槽7内设置有可调节限位机构9，用以限制摆动连接杆在圆弧卡槽内的摆动位置，以确定打印层宽度。
摆动电机8被配置成转速可调节，以控制增材制造打印速度。
优选地，焊枪内设置有从外部的送丝机连续供应的焊丝1，采用同轴送丝方式。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，其特征在于，包括焊枪、保护气嘴、焊枪卡盘、半圆弧式摆动装置、摆动连接杆以及摆动电机；
所述焊枪固定在焊枪卡盘上，保护气嘴连接于焊枪的末端；
所述半圆弧式摆动装置与外界法兰固定；
所述半圆弧式摆动装置沿着其圆弧方向设置有圆弧卡槽，摆动连接杆被设置成在所述圆弧卡槽内滑动；所述圆弧卡槽内设置有可调节限位机构，用以限制摆动连接杆在圆弧卡槽内的摆动位置；
其中，所述摆动连接杆的首端连接焊枪卡盘，末端连接摆动电机；
所述焊枪内设置有从外部的送丝机连续供应的焊丝，采用同轴送丝实现熔化极电弧增材制造；
所述焊枪和半圆弧式摆动装置均被设置成沿着竖直方向设置，并且焊枪安装在焊接机器人或多轴联动机床上，待加工工件采用夹具固定于可加工位置，由所述摆动电机通过摆动连接杆控制焊枪的摆动，通过半圆弧式摆动的方式打印，其中，通过调节圆弧卡槽内的可调节限位机构的位置，以调节焊枪在打印过程中摆幅大小，从而控制打印层宽度；通过控制设定摆动电机转速，调节焊枪摆动速率，控制打印速率。
2.根据权利要求1所述的半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，其特征在于，所述摆动电机为交流或者直流式往复摆动驱动电机。
3.根据权利要求1所述的半圆弧摆动式电弧CMT增材制造打印装置，其特征在于，所述保护气嘴被设置成与外部的保护气连接。
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