[发明专利]金属丝材电弧增材制造的挤出装置

说明书

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。

技术领域

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

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3D CAD模型分成若干层，通过增材制造设备在一个平面上按照3D CAD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。

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

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种金属丝材电弧增材制造的挤出装置，该发明在实现送丝和回抽的基础上，可以实现±90°倾斜增材方式，并且通过CCD数据采集器的图像分析，对送丝系统的高度进行补偿，解决流淌、混层和失高问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种金属丝材电弧增材制造的挤出装置，其包括通过联轴器安装在步进电机Ⅰ输出轴上的丝杠组成的补偿系统、通过送丝轮安装在步进电机Ⅱ输出轴上的送丝系统、通过齿轮安装在步进电机Ⅲ输出轴上的变位系统以及通过CCD传感器对增材制造过程进行传输的反馈控制系统以及工作台。在上述本发明的电弧增材制造的挤出装置中，所述步进电机Ⅰ通过螺栓螺母连接在支撑柱上，步进电机Ⅰ输出轴上端与调节手轮用螺钉锁紧，其输出轴下端通过联轴器与丝杠连接，为了使滑块能沿丝杠方向移动，在丝杠两侧配有导轨。

所述送丝系统通过电机座上的预留孔用螺栓螺钉安装在活动滑块上，另一侧同样通过螺栓和螺钉与送丝系统中的安装板Ⅱ相连，步进电机Ⅱ通过预紧螺钉与送丝轮相连，压紧轮焊接在压紧块上，压紧块通过螺栓连接在安装板上，安装板Ⅱ上方拧有一加长紧固螺钉，螺钉上套有压紧弹簧，弹簧尾端加一垫片并焊接在压紧块上。

所述变位系统的齿轮通过螺钉锁紧在步进电机Ⅲ上，齿轮与齿条相互啮合，齿条通过T型螺母和螺栓固定在支撑座上。变位系统的另一侧通过螺钉固定在弧形导轨的滑块上，弧形导轨同样通过T型螺母和螺栓固定在支撑座上。

所述工作台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，进而使工作台完成三个自由度的运动。

所述反馈控制系统的CCD传感器与挤出头水平，CCD传感器镜头前装有窄带滤光片和减光镜，并将所得图像反馈至上位机。

本发明的有益效果是：通过CCD传感器，控制电机正反转调整挤出头的高度位置，进而控制挤出头下端到工件上表面的距离，以补偿增材高度上产生的误差；另外，该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。

附图说明