[发明专利]一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的方法

说明书

本发明公开了一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的方法，涉及增材制造技术领域，增材装置主要包括运动执行系统和增材系统；所述运动执行系统包括机械臂、可变位增材平台及其控制柜等；所述增材系统包括CMT电弧增材枪和多丝多等离子弧增材枪；方法包括以下步骤：步骤S101：耗材选择、设备安装,选用合适的丝材、基板种类及规格，确定多丝多等离子枪数量；步骤S102：增材模型优化、路径规划，分别生成第一机器人和第二机器人的路径程序；步骤S103：工艺调试匹配，将多丝多等离子弧和CMT电弧增材的最优增材工艺参数分别适配到对应的机器人程序中；步骤S104：增材开始；利用本发明提供的方法对增材模型轮廓区域和内部区域进行分区增材可实现高质高效增材。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及到一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的方法。

背景技术

在金属增材制造过程中，采用的方法主要有电弧熔丝/粉增材、激光熔丝/粉增材、电子束熔丝/粉增材等。相比电弧熔丝/粉增材，激光和电子束增材成形精度较高，但是一般情况下其增材熔覆效率较低。CMT电弧增材和等离子弧增材是目前应用较多的电弧增材制造方法，由于等离子弧是非熔化极电弧，可以实现丝和电弧能量独立控制，可以获得层厚薄、成形良好、质量高的增材构件，但是其增材熔覆效率往往较低。且在对增材模型轮廓区域进行增材时，往往出现由于等离子弧热量过大使得沉积体出现熔塌等问题。而CMT电弧增材属于冷金属过渡焊接方法，其热输入量低、增材效率高，其增材成形及组织性能一般低于同条件下等离子弧增材方法。

对于大型构件的增材制造，单纯采用等离子弧增材效率太低，而单纯采用 CMT电弧增材制造成形精度和性能要求又易不达标，因此亟需提出新的增材技术解决该问题。本发明公开了一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的装置，集成等离子弧和CMT电弧增材技术的优势，对模型轮廓区域和内部区域进行分区路径规划，分别采用多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材，高质高效制造增材构件。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的方法，增材装置包括运动执行系统和增材系统。所述运动执行系统包括二个机械臂、可变位增材平台及其控制柜等；所述增材系统包括一个CMT电弧增材枪和一个多丝多等离子弧增材枪，还包括与其对应的增材电源、送丝机、水冷机和保护气瓶等；其中，CMT电弧增材枪和多丝多等离子弧增材枪分别安装在两个机械臂末端连接法兰上，且所述机械臂排布在可变位增材平台的不同侧。

所述方法包括以下步骤：

步骤S101：耗材选择、设备安装，选用合适的丝材、基板种类及规格，确定等离子弧增材枪数量，并将多丝多等离子弧增材系统和CMT增材系统集成或安装至对应机械臂；

步骤S102：增材模型优化、路径规划，分别生成第一机械臂和第二机械臂的路径程序；

步骤S103：工艺调试匹配，将多丝多等离子弧和CMT电弧增材的最优增材工艺参数分别适配到对应的机械臂程序中；

步骤S104：进行增材，根据规划好的增材路径，先用CMT电弧增材枪增材出构件的内外轮廓，然后再使用多丝多等离子弧增材枪对轮廓内部进行填充增材。增材一层结束后对表面进行清理打磨，待其温度冷却至设定层间温度区间时，以同样的方式进行下一层的增材，直至模型全部增材完毕；

优选地，步骤S101的步骤包括：

S1011：根据模型的结构特征及生产效率要求，选择耗材类型及规格，并确定等离子弧增材枪的数量。

S1012：将多丝多等离子增材枪及其对应的送丝机、保护气瓶、水冷机、增材电源、水冷机等安装或集成至第一机械臂。

S1013：将CMT增材枪及其对应的送丝机、保护气瓶、增材电源等安装或集成至第二机械臂；