[发明专利]一种机器人用单机同嘴双填丝非熔化极电弧增材制造方法与装置

说明书

本发明公开了一种机器人用单机同嘴双填丝非熔化极电弧增材制造方法与装置，该装置由非熔化极焊接电源、焊枪、机器人、送丝机构等构成。具体为：单机双送送丝机构固定于机器人臂上，二根丝材送入同一个导电嘴，机器人控制柜通过送丝通讯模块控制送丝；机器人控制焊接电源，同时调整工艺参数，引燃电弧，从而实现双丝同嘴填丝与电弧引燃的同步协调控制。本发明采用的单机双送送丝机构重量轻，体积小，可方便的实现机器人的远程送丝；双丝共用导电嘴，与二个分立的导电嘴相比，夹具体积减小，调节裕度大幅增加。利用本发明进行机器人电弧双丝增材制造时，其空间可达性更强，易实现复杂结构件的非熔化极电弧丝材增材制造，具有更加高效快速的优点。

技术领域

本发明属于电弧增材制造技术领域，主要涉及一种机器人用单机同嘴双填丝非熔化极电弧增材制造方法与装置。

背景技术

电弧增材制造技术是新发展起来的先进制造技术之一。该技术利用层敷原理，采用电弧作为热源，将添加的金属丝材熔化，在程序的控制下，按照设定的成形路径在基板上进行堆敷，逐渐形成金属零件。具有材料利用率高、成本低、零件尺寸限制小的优点，是低成本金属零件直接制造的重要研究方向。

在非熔化极电弧单丝增材制造中，电弧稳定，易于操作，容易实现自动化；通过对焊接参数进行调节，可以获得成型形状良好的金属或者合金构件。但是，制约该方法发展的主要因素是其生产效率低。为解决这一效率问题，需要一种快速、高效的非熔化极电弧增材制造方法，即非熔化极电弧双填丝增材制造方法。与单丝增材制造相比，双丝增材制造在相同的热输入条件下，电弧熔化两根丝材，其熔深和焊缝稀释率更小，生产效率更高。

专利申请号为201610793797.4的一种双丝焊嘴机构公开了一种双丝焊嘴机构，该焊嘴内固定有两根平行设置的焊丝，主要用于双丝熔化极气体保护焊的高效率焊接，且体积较大，不适合非熔化极的电弧增材制造。专利申请号为201120361177.6的单焊接电源双送丝机构公开了一种单焊接电源双送丝机构，该机构有两台送丝机、两个焊枪，不能实现同时焊接，结构较为复杂、灵活性较差，且只能用于MIG/MAG焊接方法，不能满足机器人电弧双丝增材制造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人用单机同嘴双填丝非熔化极电弧增材制造方法与装置，能够解决非熔化极电弧增材制造生产效率低、成型速度慢等问题，适用于同种材料或者异种材料的机器人非熔化极电弧双填丝增材制造。

实现本发明的技术方案为：

提供一种机器人用单机同嘴双填丝非熔化极电弧增材制造装置，具体包括：机器人控制柜、非熔化极焊接电源、焊枪、机器人、送丝机构；其中，焊枪通过夹具固定在机器人上；

送丝机构包括依次设置的双丝共用导电嘴、单机双送送丝机构、送丝盘I和送丝盘II及送丝通讯模块，具体为：

双丝共用导电嘴，为固定在焊枪上的导电嘴，两个导丝孔在同一导电嘴内；

单机双送送丝机构，固定于机器人臂上，包括控制电路、两套送丝装置及与其对应的电机与压丝装置。

其控制方法是，机器人控制柜通过送丝通讯模块控制单机双送送丝机构达到控制送丝的目的，二根丝材送入同一个导电嘴；机器人控制柜同时控制非熔化极焊接电源，调整工艺参数，引燃电弧，实现双丝同嘴填丝与电弧引燃的同步协调控制。装置通过机器人控制送丝信号的不同，实现双填丝非熔化极电弧增材制造；通过改变丝材的种类和材质，实现同种丝材和异种丝材的双填丝非熔化极电弧增材制造。

作为优选方式，双丝共用送丝嘴的送丝夹角α为0°-20°；

作为优选方式，双丝共用送丝嘴的两个送丝孔的中心距d为3-15mm；

作为优选方式，单机双送送丝机构通过一个控制电路对两套送丝装置的丝材送进速度进行控制；