[发明专利]一种弯管变姿态堆焊打印方法

说明书

本发明公开了一种弯管变姿态堆焊打印方法，包括：(1)获取待加工的弯管模型，设定打印参数；(2)获取弯管的直径和扫掠路径线；(3)设定分割规则，如果需要分割，则构建至少一个垂直扫掠路径线的分割平面，将弯管模型分割为至少两个部分；(4)对弯管模型或其分割后的每一部分，以下端面的圆形轮廓作为基线进行曲面上连续等距偏置；(5)对所有基线及偏置线等距取点，获取该点的打印方向；(6)根据不同点的位置及打印方向，生成机器人运动代码；(7)将运动代码导入机器人控制器完成弯管变姿态打印。利用本发明，保证每部分弯管弯曲程度在一定范围内，并通过连续生成曲面上偏置线，保证层与层之间处处距离相等，保证成形稳定。

技术领域

本发明属于变姿态增材制造技术领域，尤其是涉及一种弯管变姿态堆焊打印方法。

背景技术

增材制造技术俗称3D打印，是通过材料逐层添加堆积实现构件无模成形的数字化制造技术。近年来针对金属的增材制造技术飞速发展，很多通过铸造、机加工等传统方法难以加工或成本高昂的金属部件，可通过金属增材制造工艺快速实现。

目前，金属增材制造技术已经在诸多领域实现应用。其中，电弧增材制造具有高沉积率、制造周期短、丝材利用率高、低成本的特点。其成形件的致密度高、化学成分均匀，机械性能优良。

如公开号为CN207642290U的中国专利文献公开了一种单金属电弧式3D打印装置，包括X轴联动机构、Y轴联动机构、Z轴联动机构以及用于控制X轴联动机构、Y轴联动机构和Z轴联动机构进行三轴联动的控制系统，所述X轴联动机构上设有一个用于打印工件的焊枪，且该X轴联动机构安装在Z轴联动机构上可带动焊枪实现X方向和Z方向的移动；所述Y轴联动机构上设有可随其进行Y方向移动的工件基板，该工件基板位于焊枪的下方。

但电弧增材制造过程中，丝材变成高温融熔状态，如果采用传统的三自由度打印模式，堆焊成形悬臂结构(如弯管结构)时会发生严重的挂流坍塌现象。因此一般使用多自由度进行金属堆焊成形，如图1所示，工件2固定在变姿态平台3上，采用机械臂辅助打印，以保证焊枪1方向与工件2自支撑方向一致。

现有技术还提出了一种沿弯管的轴向进行多自由度打印弯管的方法，即垂直弯管的轴向进行切片的方法，如图2所示，图中(a)为弯管，(b)为弯管切片结果。该方法虽然可提高的弯管的机械强度，但是打印的层与层之间厚度不再均匀，成形不易稳定。

发明内容

本发明提供了一种弯管变姿态堆焊打印方法，生成非平面分层路径，保证层层之间处处距离相等，并且采用机械臂多自由度堆焊增材，提高了弯管的成形稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种弯管变姿态堆焊打印方法，包括以下步骤：

(1)获取待加工的弯管模型，设定打印参数，所述打印参数包括增材过程层高、堆焊增材速度和送丝速度；

(2)获取弯管模型的直径以及扫掠路径线；

(3)设定弯管模型的分割规则，并根据规则，确定弯管模型是否需要分割；如果不需要分割，则直接执行步骤(4)，如果需要分割，则构建至少一个垂直于扫掠路径线的分割平面，将弯管模型分割为至少两个部分，然后执行步骤(4)；

(4)对弯管模型或其分割后的每一部分，以下端面的圆形轮廓作为基线进行曲面上连续等距偏置，偏置距离设定为增材过程层高；

(5)对所有基线及偏置线进行等距取点，并获取该点的打印方向；

(6)根据不同点的位置及打印方向，生成机器人运动代码；

(7)将运动代码导入机器人控制器完成弯管变姿态堆焊打印过程。