[发明专利]一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法

说明书

本发明公开了一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法；其在密封成型室内配置了送丝增材头、送粉熔覆头、高速旋转铣削头、熔池在线监控系统、多轴机器人和两轴变位机等。多轴机器人末端通过法兰盘螺栓连接有快速换手装置。该快速换手装置为气动装置，可快速装夹送丝增材头、送粉熔覆头、高速旋转铣削头。本设备等离子弧焊增材备、高速电主轴减材设备于一体，可完成一定精度的复合增减材加工制造。设备为单元化智能设备，可自动切换增材、减材工具。配合熔池在线监控系统，设备可成型精度较高的零件。

技术领域

本发明涉及增减材复合制造领域，尤其涉及一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法。

背景技术

针对航天领域里大型构件，利用传统的制造方法进行很难制造，甚至制造不出比较复杂的零件。经常是需要修改零件的结构达到能够制造的目的，但这样会大大降低零件的性能。另外传统的制造业制造复杂零件成本较高，制作周期非常长，不利于航天航空前期的研发。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备，包括密封成型室5、集成控制系统12；所述密封成型室5的底部设置有两轴变位机15、多轴机器人13、熔池在线监控系统10；

所述两轴变位机15上设有用于对放置在其上的熔池进行加热的加热垫14，所述多轴机器人13以及熔池在线监控系统10分别位于两轴变位机15的两侧；

所述密封成型室5的外部设置有送粉装置2和送丝装置3；所述送粉装置2的送粉熔覆头7以及送丝装置3的送丝增材头4均位于密封成型室5的内部；

所述两轴变位机15、多轴机器人13、熔池在线监控系统10、送粉装置2和送丝装置3分别信号连接集成控制系统12。

所述密封成型室5的外部还设置有加热保温模块11和保护气瓶8；保护气瓶8为密封成型室5提供保护气体；所述加热保温模块11通过电缆与加热垫14连接，保护气瓶8通过气管与密封成型室5连接。在密封成型室5顶部还设有有冷却水循环装置1；所述冷却水循环装置1通过管路分别与送丝增材头4和送粉熔覆头7连接。

所述熔池在线监控系统10包括其前端安装的摄像机，该摄像机像素为4K。

所述两轴变位机15包括打印平台16、X轴旋转电机17、Z轴旋转电机18、支撑架结构19、底座20；

所述打印平台16设置于由X轴旋转电机17和Z轴旋转电机18驱动的X轴和Z轴旋转机构上；该X轴和Z轴旋转机构由支撑架结构19承载；支撑架结构19安装在底座20上。

所述X轴旋转机构可旋转270°，Z轴旋转机构可旋转360°。

所述送丝装置3通过丝材管道与送丝增材头4连接，送粉装置2通过送粉管道与送粉熔覆头7连接。

所述多轴机器人13为五轴工业机器人，其负载为200KG；

多轴机器人13用于增材制造作业中更换或者装夹送丝增材头4、送粉熔覆头7或者旋转铣削头9。

本发明协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备的运行方法，如下步骤：

将待加工的零件三维模型放在Magics软件中，处理零件数据，得到切片文件；

启动制造设备，将零件切片文件导入集成控制系统12，并设置加工参数；

多轴机器人13得到数据后，密封成型室5内通入保护气体，多轴机器人13带动机械手夹持送丝增材头4或者送粉熔覆头7，开始增材制造作业；