[实用新型]一种等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及复合金属零件3D打印技术，尤其涉及一种等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备。

背景技术

目前为止，市场上遍存在的金属打印机普遍是以激光为热源，加工效率较低。因而以等离子为热源的3D打印逐渐成为研究的热门。

与激光为热源的3D打印机相比，等离子3D打印机可以提高加工零件的效率，减少加工成本。除此之外，等离子3D打印可以打印尺寸相对较大，形状复杂的工件。

等离子3D打印机按材料形状可分为喷粉式和送丝式两种，其中喷粉式喷头结构复杂，造价昂贵，且不容易控制送粉的精度。送丝式3D打印结构简单，造价较低，且容易控制送丝的多少，有着良好的性能。但是单纯的等离子3D打印有很多的缺点，首先，最重要的是等离子3D打印加工出的零件加工精度和加工质量不高，这就难以满足市场的需求；其次在加工过程中不可避免地需要对零件加支撑，这不仅会导致材料的浪费，还会引入支撑去除的问题。由于上述的技术难题，使得单纯的微束等离子3D打印的研究和推广难以进行。

因此，需要对现有技术进行整合与改进，既能提供零件加工精度和加工表面质量，又能尽量的减少或去除支撑结构。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备。解决了现有3D打印精度不高，生产效率低，打印尺寸较小等问题，同时尽量减少或消除支撑结构。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备，包括铣削工业机器人4、焊接工业机器人9、安装在成型基板上的变位器7、金属丝材送丝机构；

所述铣削工业机器人4的铣削机械臂3、焊接工业机器人9焊接机械臂91，以及变位器7均置于一个密封工作室8内；所述铣削机械臂3以及焊接机械臂91置于变位器7的上方；

所述焊接机械臂91上安装有冷金属焊枪14，金属丝材送丝机构用于给冷金属焊枪14在焊接作业时输送金属丝材，焊接机械臂91按照零件的规划路径及速率通过冷金属焊枪14将金属丝材融化成型在变位器7上；

所述铣削机械臂3的机械手腕2上安装有铣削刀架15，铣削刀架15上活动安装有铣刀16，用于对变位器7上已加工零件做机械加工，使其达到预订的加工精度和表面质量。

所述变位器7包括变位器支撑臂结构17、变位器基座18、转动平台19、X转动架20；X转动架20为待加工零件的成型基台；

所述转动平台19通过转轴21可转动连接在变位器支撑臂结构17上，X转动架20安装在转动平台19的中部；X转动架20可绕X轴做-90°至90°的旋转运动；转动平台19可绕转轴21做360°方向的旋转运动。

所述等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备还包括一个用于给密封工作室8内提供Ar保护气体的高压Ar保护供给装置10，以及一个用于在作业过程中给冷金属焊枪14降温的水冷系统11。

所述金属丝材送丝机构包括送丝机13和金属丝材存储箱12共同构成；送丝机13可按要求的送丝速度将金属丝材输送到冷金属焊枪14的喷头处。

所述铣削工业机器人4、焊接工业机器人9、安装在成型基板上的变位器7和金属丝材送丝机构的作业，由3D打印设备中央控制系统5控制。

所述等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备还包括一个用于给铣削机械臂3更换铣刀16的换刀装置1；以及一个用于给铣削机械臂3上的铣刀16进行降温的冷却液系统6。

一种等离子焊和工业机器人增减材复合3D打印设备的运行方法，包括如下步骤：

(1)将待加工的工件三维模型文件导入3D打印设备中央控制系统5；并设置好各项参数；

(2)密封工作室8内通保护气；3D打印设备中央控制系统5控制削工业机器人4、焊接工业机器人9、变位器7工作台的相对位置，使它们处于待命状态；

(3)3D打印设备中央控制系统5控制冷金属焊枪14达到预订的工作位置，然后与金属丝材送丝机构协同作业，将丝材按恒定的速度送入冷金属焊枪14的喷头内，喷头与变位器7协同运动加工零件；

(4)当零件成型层数达到预订层数时，冷金属焊枪14回到初始位置，铣刀16运动到预订位置，对已加工零件做机械加工，使其达到预订的加工精度和表面质量；

(5)重复步骤(3)、步骤(4)，直到零件全部加工完成，并达到要求的加工精度和表面质量。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：