[发明专利]一种三丝等离子弧增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种三丝等离子弧增材制造装置的使用方法，其特征在于：所述装置包括六轴协同智能机器人(9)、上位机、二轴倾翻旋转式工作台、机器人控制柜、示教器、焊接系统、热丝式送丝系统、超声复合装置及相关夹具；所述送丝系统包括热丝机和三台送丝机组成，所述焊接系统包括等离子焊接电源、等离子发生器、等离子焊枪(5)和冷却水箱，所述等离子焊枪(5)固定设置于六轴协同智能机器人(9)上，所述的三台送丝机与热丝机组合构成三丝热填丝机构，所述三丝热填丝机构还包括固定于等离子焊枪(5)上的送丝嘴A(1)、送丝嘴B(2)、送丝嘴C(3)，所述送丝嘴A(1)、送丝嘴B(2)、送丝嘴C(3)，角度方位可调设置，送丝嘴A(1)、送丝嘴B(2)并列设置，其夹角设置为20°到30°，送丝嘴C(3)与送丝嘴A(1)、送丝嘴B(2)相对放置，其位置位于送丝嘴A(1)、送丝嘴B(2)夹角的角平分线处延长处；所述超声复合装置包括超声冲击机电源和超声冲击枪(6)，所述的超声冲击枪(6)通过工装集成在六轴协同智能机器人(9)端部的等离子焊枪(5)一侧，与超声冲击电源机箱相连设置；所述的热丝机包括连接设置有两根热丝导线，所述的两根热丝导线一端与热丝电源分正负极相连设置，另一端分别与送丝导嘴连接以及焊接工件连接，所述送丝导嘴与焊接工件之间绝缘设置；所述热丝机的电流调节范围为0-180A，所述等离子焊枪(5)的采用钨极针直径设置为1.0～5.0mm，内缩量为1～2mm，喷嘴口径为2.87mm；

该方法包括以下步骤：

步骤1，堆敷前，调整送丝嘴A(1)和送丝嘴B(2)的位置，使两个送丝嘴送出的丝材的末端交点处位于工作平台上的基板的正上方，等离子焊枪(5)的正下方，调整送丝嘴C(3)的位置，使其送出的丝材与送丝嘴A(1)和送丝嘴B(2)的交点相交，然后微调各送丝嘴上的旋钮，使每个送丝嘴送出的丝材都能在同一熔池中熔化，焊丝的交点与等离子焊枪(5)之间的距离为2.5mm，工作时等离子焊枪(5)与基板或需要焊接的表层距离为6-8mm；

步骤2，打开所需装置的电源开关，设置相关参数，在上位机上设定各送丝机的送丝速度，送丝速度范围为0-600cm/min，根据丝材种类不同和个人需求可设置不同的送丝速度；检查冷却剂流量是否达到要求，达到要求后亮绿灯；保护气采用氩气，纯度为99.99％，离子气控制在1.5-2.2L/min，保护气控制在15-20L/min；

步骤3，六轴协同智能机器人(9)携带等离子焊枪(5)行至起弧位置上方30mm处时，先起引导弧，等待5S，稳定引导弧，再向下运动30mm，到达位置后热丝机启动，热丝机等待1S后，起主弧，主弧等待0.5S后，送丝机启动，在起点等待0.5S后，按设定控制六轴协同智能机器人(9)运动速度，照路线轨迹指令，走完全部焊接路径，焊接电源的电压为380V，有效输入电流为35A，输出电流40-550A；

步骤4，堆敷即将结束时，会在终点等待0.5S，此时送丝停止，抽丝启动，抽丝时间0.4S后停止，主弧熄灭，机器人控制柜收到熄主弧的反馈后，六轴协同智能机器人(9)按给定的运动速度上升30mm，到达安全转移位置；

步骤5，待工件表面红色退去后，对步骤4堆敷材料进行超声冲击，六轴协同智能机器人(9)携带超声冲击枪(6)行至指定起始位置上方30mm处，等待1S，再向下运动30mm，等待0.5S后，超声冲击枪(6)按给定六轴协同智能机器人(9)的运动速度，照路线轨迹指令，走完全部焊接路径，设定超声冲击枪(6)的频率为18.1KHz±1KHz，冲击处理速度V为50mm/min-500mm/min；

步骤6，重复步骤3，4和5，直至完成堆敷；

步骤7，堆敷完成，运动到安全转移位置后，引导弧熄灭，相关指令置零，六轴协同智能机器人(9)回到HOME点。

2.根据权利要求1所述的一种三丝等离子弧增材制造装置的使用方法，其特征在于：所述超声冲击枪(6)通过工装集成安装在等离子焊枪(5)右边，两者相距86mm，超声冲击枪(6)可通过气缸来驱动控制上下移动，设置限位螺栓来限位控制距离，上下移动的行程为10-20cm,由六轴协同智能机器人(9)手臂来控制超声冲击枪(6)的角度，满足不同角度的冲击，可与等离子焊枪(5)同时或分时工作。