金属丝材电弧增材制造的挤出装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108247177A(43)申请公布日2018.07.06(21)申请号201810048174.3(22)申请日2018.01.18(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人周野飞秦广阔肖雨晨陆鑫杨庆祥(74)专利代理机构秦皇岛市维信专利事务所(普通合伙)13102代理人鄂长林(51)Int.Cl.B23K9/04(2006.01)B23K9/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称金属丝材电弧增材制造的挤出装置(57)摘要本发明公开了一种金属丝材电弧增材制造的挤出装置。包括通过联轴器(22)安装在步进电机Ⅰ(24)输出轴上的丝杠组成的补偿系统、通过送丝轮(7)安装在步进电机Ⅱ(3)输出轴上的送丝系统、通过齿轮(17)安装在步进电机Ⅲ(20)输出轴上的变位系统以及通过CCD传感器(11)对增材制造过程进行传输的反馈控制系统以及工作台(14)。本发明通过CCD传感器，控制电机正反转调整挤出头的高度位置，以补偿增材高度上产生的误差；另外，送丝系统可以实现回抽(金属丝材反向退回)功能，提高增材工件的表面质量。变位系统通过齿轮齿条的啮合实现摆动，使挤出头时刻垂直于弧形面，利于弧形工件的增材制造。CN108247177ACN108247177A权利要求书1/1页1.一种金属丝材电弧增材制造的挤出装置，包括位移补偿系统、送丝系统、变位系统、反馈控制系统和工作台(14)，其特征在于：位移补偿系统的步进电机Ⅰ(24)通过安装板Ⅰ(23)上的螺纹孔固定在支撑柱(21)上；步进电机Ⅰ(24)的输出轴通过联轴器(22)带动丝杠(2)转动，为了使滑块(28)能沿丝杠(2)方向移动，在所述丝杠(2)两侧装有与滑块(28)相配合的导轨(29)，步进电机Ⅰ(24)另一端输出轴上安装调节手轮(1)并通过螺钉锁紧；送丝系统的步进电机Ⅱ(3)固定连接在所述丝杠(2)运动的滑块(28)上，送丝轮(7)与步进电机Ⅱ(3)通过预紧螺钉连接实现转动，安装板Ⅱ(6)通过螺钉安装在电机座Ⅰ(4)上，送丝口(5)和压紧块(9)通过螺纹装在安装板Ⅱ(6)上，压紧轮(8)与压紧块(9)固定连接，挤出头(10)通过安装螺栓固定在电机座Ⅰ(4)上；变位系统的步进电机Ⅲ(20)安装在电机座Ⅱ(19)上，且步进电机Ⅲ(20)的输出轴与齿轮(17)通过预紧螺钉连接，电机座Ⅱ(19)与支撑柱(21)通过角钢连接，齿轮(17)与弧形齿条(16)相互啮合，弧形齿条(16)通过T型螺母与螺栓固定在支撑座Ⅰ(18)上，变位系统另一侧通过螺栓固定在弧形导轨(26)的滑块(27)上，弧形导轨(26)通过T型螺母和螺栓固定在支撑座Ⅱ(25)上，支撑座Ⅰ(18)、支撑座Ⅱ(25)均与机架(13)通过角钢连接；所述工作台(14)为三轴并联式工作台，工作台连接三对支杆，三对支杆分别铰接在三个Z向滚珠丝杠滑台的滑块上，通过控制三个滚珠丝杠滑台的步进电机，进而使工作台(14)完成三个自由度的运动；反馈控制系统的CCD(11)传感器通过安装卡具(12)安装在工作台(13)上，且与送丝系统中的挤出头(10)所在平面共面，CCD传感器(11)通过传输线与控制系统相连。2.根据权利要求1所述的金属丝材电弧增材制造的挤出装置，其特征在于：所述步进电机Ⅱ(3)与滑块的固定连接为螺栓连接，压紧轮(8)与压紧块(9)固定连接为焊接。3.根据权利要求1所述的金属丝材电弧增材制造的挤出装置，其特征在于：所述控制系统为PID控制系统。2CN108247177A说明书1/3页金属丝材电弧增材制造的挤出装置技术领域[0001]本发明涉及一种金属丝材电弧增材制造的挤出装置。背景技术[0002]增材制造技术正在快速改变传统的生产方式和生活方式，作为战略性新兴产业，美国、德国等发达国家高度重视并积极推广该技术。所谓的增材制造技术，就是在计算机中将3DCAD模型分成若干层，通过增材制造设备在一个平面上按照3DCAD层图形，将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏合在一起，然后再一层一层的叠加起来。通过每一层不同的图形的累积，最后形成一个三维物体。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。[0003]在现阶段，对于金属的增材制造还有很多难点问题存在。中国专利(CN201510446253.6)公开一种InFocus-TOPTIG双电弧复合焊接方法，该方法可以将MIG焊的送丝方式结合在TIG焊中，但是仍然受增材形状的约束，对于断点和高度补偿问题仍没有解决；同时，在金属增材的过程中由于金属温度过高容易出现流淌、混层和失高等现象。发明内容[0