[发明专利]一种增减材协同制造装备系统

说明书

本发明公开了一种电弧增减材协同装备系统，包括工业机器人一、工业机器人二、机器人控制柜一、机器人控制柜二、焊接电源、送丝机、焊枪、保护气瓶、装有钢丝刷与气枪与铣刀的复合减材机构、驱动电机一、驱动电机二、压缩空气机、变位机、自动翻转工作台、CCD摄像机、红外测温仪、计算机。该装备系统能够控制基板热变形、提高增材成形精度、提高增材效率。

技术领域

本发明属于电弧增材制造领域，具体为一种增减材协同制造装备系统。

背景技术

增材制造又称3D打印，是当前先进智能制造的研究热点，与传统的减材制造不同，增材制造是一种逐层累积的制造方法。电弧增材是增材制造常见的一种方式，其工作原理为运用CAD等软件进行路径规划，控制焊接机器人在制定轨迹上运动，运用电弧的能量熔化焊丝，将材料堆积到指定位置，直至完成构件的制造。

与传统的铸造工艺相比，电弧增材所得构件组织较为均匀、内部缺陷较少，可以实现异种材料的交织结构；与激光选区熔化相比，电弧增材成本低、堆积效率高、成形尺寸大；但是电弧增材基板热变形大，所得结构件成形精度不高，在投入使用时需要进行二次加工。

2017年由南京理工大学王克鸿、周琦、许华银等人申请的公布号为CN 108145332A的发明专利《机器人电弧增减材成形装置及方法》构想了一种机器人电弧增减材成形装置及方法；采用一个机器人同时连接焊接增材设备与激光切割设备，控制两种设备交替工作从而实现机器人电弧增减材智能制造。

2018年由湖南大学余剑武、张亚飞、罗红等人申请的公布号为CN 108161009A的发明专利一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置构想了一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，他们设想在一种装置上集成增材制造和减材制造两种加工方法，进行原位复合制造，既能克服单纯的增材制造技术在尺寸精度和表面质量等方面的缺陷，也可以克服磨削加工对零部件复杂程度等方面的制约。

发明内容

针对现有电弧增材制造技术存在的基板热变形大、成形精度不高等问题，本发明提出了一种增减材协同进行的装备系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种增材减材协同装备系统，其装备包括：工业机器人一、工业机器人二、机器人控制柜一、机器人控制柜二、焊接电源、送丝机、焊枪、保护气瓶；装有钢丝刷与气枪与铣刀的复合减材机构、驱动电机一、驱动电机二、空气压缩机、变位机、自动翻转工作台、CCD摄像机、红外测温仪、计算机。

工业机器人一、机器人控制柜一、焊接电源、送丝机、焊枪、保护气瓶构成增材机器人，其中焊枪通过柔性固定安装在工业机器人一机械臂上。

工业机器人二、机器人控制柜二、装有钢丝刷与气枪与铣刀的复合减材机构、驱动电机一、驱动电机二、空气压缩机、CCD摄像机构成减材机器人，复合减材机构与CCD摄像机通过柔性固定安装在工业机器人二上。红外测温仪安装在工业机器人二的机械臂上，用于监测基板温度。

复合减材机构上设有气枪、钢丝刷与铣刀的柔性固定装置，气枪与空气压缩机相连，钢丝刷与铣刀通过复合减材机构上的柔性固定装置进行安装，其驱动电机一、驱动电机二安装在工业机器人机器臂上。

变位机、自动翻转工作台构成增减材协同制造工作平台，自动翻转工作台通过柔性固定安装在变位机上，自动翻转工作台上设有柔性夹具，用于固定基板。

变位机为L型变位机，根据生产产品的需要进行旋转，变化位置；安装在变位机上的自动翻转工作台由电机驱动，基板安置在自动翻转工作台上，自动翻转工作台将装夹的基板进行180°循环翻转。

增材机器人、减材机器人、CCD相机、红外测温仪、增减材协同制造工作平台由计算机协同控制，使得增材减材过程能同时协同进行。

红外测温仪实时测试基板背面温度，保证在基板翻转180°前基板背面温度低于150℃。