一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台制造技术

本发明专利技术公开一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，主要包括：上部摆动机构、中部回转机构、下部直线进给机构，且由上到下依次设置，上部摆动机构包括：工作台体、扇形摆动件、压电陶瓷电机，扇形摆动件垂直设置，且扇形摆动件的圆弧位于下部，扇形摆动件通过支撑块固定在连接板上，扇形摆动件与支撑块通过转动部件连接，且使扇形摆动件相对于支撑块可做转动运动，在扇形摆动件的底部固定有陶瓷环，工作台体水平固定在扇形摆动件的顶部，工作台体的内部设有冷却水路，压电陶瓷电机固定在连接板上，连接板固定在固定板上。本发明专利技术通过压电陶瓷电机驱动扇形摆动件进行±40°回转，从而带动工作台体倾斜，实现对堆焊母材进行倾斜堆焊。

A three degree of freedom water-cooled worktable for TIG automatic surfacing

The invention discloses a method for TIG automatic welding of three degrees of freedom can be the water table, mainly includes: the upper swing mechanism, slewing mechanism, lower middle line feed mechanism, and from top to bottom, including the upper swing mechanism: working platform, oscillating piece, piezoelectric ceramic motor, a vertical oscillating set the oscillating arc, and located in the lower part, fan-shaped swing through the supporting block is fixed on the connecting plate, the fan-shaped swinging member and the support block through the rotating parts and make the connection, swing relative to the rotary motion block can support in oscillating piece fixed on the bottom of the ceramic ring, the work table is fixed on the top level of oscillating the work table is provided with a cooling water circuit, piezoelectric ceramic motor is fixed on the connecting plate, the connecting plate is fixed on the fixed plate. The invention of the piezoelectric ceramic motor drive oscillating piece + 40 degrees rotation, so as to promote the work of body tilt, surfacing material inclined surfacing.

【技术实现步骤摘要】
一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台
：本专利技术属于惰性气体保护下的电弧堆焊以及3D成型增材制造
，具体涉及一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台。
技术介绍
：堆焊是为了使零件表面获得具有耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗氧化等特性的熔敷金属；或是为了恢复或增加零件尺寸，而采用焊接方法在零件表面熔敷一层具有特定性能材料的焊接工艺过程。堆焊作为一种经济、有效的表面改性方法，是现代材料加工与制造业不可缺少的工艺手段。目前堆焊方法众多，且在制造业的推动下不断有新的堆焊技术开发出来，并在诸多行业得到应用，其中TIG堆焊是在惰性气体保护下，不需要施加外部压力，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，形成堆焊层的焊接方法。随着TIG电弧堆焊技术的发展，目前对TIG电弧堆焊的研究已不局限于简单的直壁零件或是圆柱零件，而目前由于现有的大部分TIG电弧堆焊设备自身的局限性，其基本都不具备或不能很好的对S型、W型、Z型，甚至是倾斜堆焊等组合形式的复杂零件的加工。
技术实现思路
：本专利技术为克服上述缺陷，提供了一种用于TIG自动堆焊可实现对复杂零件进行加工的三自由度可水冷工作台。本专利技术采用的技术方案在于：一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，包括：上部摆动机构、中部回转机构、下部直线进给机构，所述上部摆动机构、中部回转机构和下部直线进给机构由上至下依次设置，且所述下部直线进给机构带动中部回转机构和上部摆动机构做直线运动，所述中部回转机构带动上部摆动机构做回转运动，所述上部摆动机构做左右摆动运动，所述上部摆动机构包括：工作台体、扇形摆动件、压电陶瓷电机，所述扇形摆动件垂直设置，且扇形摆动件的圆弧位于下部，所述扇形摆动件通过支撑块固定在连接板上，所述扇形摆动件与支撑块通过转动部件连接，且使扇形摆动件相对于支撑块可做转动运动，在扇形摆动件的底部固定有陶瓷环，所述工作台体水平固定在扇形摆动件的顶部，所述工作台体的内部设有冷却水路，所述压电陶瓷电机固定在连接板上，所述连接板固定在固定板上，所述固定板固定在中部回转机构顶部。优选地，所述中部回转机构，包括：涡轮蜗杆机构、转台底座和蜗杆驱动系统，涡轮蜗杆机构固定在转台底座上，蜗杆的一端与蜗杆驱动系统连接，与蜗杆啮合的涡轮内垂直设有主轴，所述涡轮通过键连接固定在主轴上，在主轴上还套有转动件，所述转动件顶部设有法兰连接盘，所述法兰连接盘与固定板固定。优选地，所述下部直线进给机构，包括：丝杠螺母机构、滑轨滑块机构、丝杠驱动系统和底座，所述滑轨滑块机构固定在底座上，丝杠两端通过垫块固定在底座上，所述丝杠与滑轨平行设置，所述丝杠的一端与丝杠驱动系统连接，所述丝杠上配有丝杠螺母，所述丝杠螺母固定在转台底座上，所述滑轨滑块机构固定在底座上，在滑轨上设有匹配的滑块，所述滑块与转台底座的底部固定。优选地，所述转动部件包括扇形摆动件顶部设有凸棱和在支撑块上设有与之对应的凹槽，所述支撑块位于扇形摆动件的两侧对称设置，扇形摆动件的凸棱可在凹槽内转动，使扇形摆动件在凹槽内进行±40°回转。优选地，所述扇形摆动件的表面上均匀分布设有多个减重孔。优选地，所述冷却水路在工作台体内采用迂回布管方式。优选地，所述转动件包括上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承，上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承面对面安装，且上圆锥滚子轴承和下圆锥滚子轴承分别套在涡轮的两端，所述下圆锥滚子轴承内圈与主轴轴肩及涡轮过盈配合，与主轴一起转动，下圆锥滚子轴承外圈固定在转台底座上固定不动；所述上圆锥滚子轴承内圈通过套筒顶在涡轮上，与主轴同时转动，上圆锥滚子轴承外圈顶在法兰连接盘下，主轴顶端与法兰连接盘底部连接，上圆锥滚子轴承与法兰连接盘同时转动，固定板与法兰连接盘固定，与法兰连接盘同时转动。优选地，所述滑轨为2条，在每条滑轨上间隔设有2个滑块，在2个滑块上设有连接块，滑块通过连接块与转台底座固定。优选地，所述丝杠驱动系统或蜗杆驱动系统均包括：伺服电机、联轴器和减速器。本专利技术的有益效果是：1、对工作台体内部设计冷却水回路，通过控制冷却水路的流速，实现对堆焊母材的环境温度的控制。2、通过压电陶瓷电机驱动的扇形摆动件进行±40°回转，从而带动工作台倾斜，进而对堆焊母材进行倾斜堆焊；3、由于上部摆动部分的驱动装置距离工作台体较近，采用的是陶瓷电机，配合着非磁性元件的使用，可以避免类似于常规电极引入磁场，对堆焊过程产生影响；4、由于涡轮蜗杆机构与丝杠螺母机构可带动工作台进行水平回转及水平进给，配合着焊枪的动作，可以对组合形式的复杂零件进行加工；5、由于本设计中摆动电机旋转的陶瓷电机，回转及直线进给电机选择的是伺服电机，其都具有可精确控制速度与位置的特点，所以本工作台具有较高的运动精度，最终堆焊行程的复杂形状的零件也具有较高的成型精度。附图说明：图1为一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台主视图；图2为一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台俯视图；图3为一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台剖视图；图4为一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台轴测图；其中：1、工作台体；2、冷却水路；3、扇形摆动件；4、陶瓷环；5、支撑块；6、压电陶瓷电机；7、连接板；8、固定板；9、主轴；10、法兰连接盘；11、上圆锥滚子轴承外圈；12、上圆锥滚子轴承内圈；13、套筒；14、涡轮；15、下圆锥滚子轴承内圈；16、下圆锥滚子轴承外圈；17、转台底座；18、蜗杆bk座；19、蜗杆轴承套；20、蜗杆bk座垫块；21、蜗杆；22、蜗杆bf座；23、蜗杆bf座垫块；24、蜗杆联轴器；25、蜗杆减速器座；26、蜗杆减速器；27、连接块一；28、蜗杆伺服电机；29、丝杠伺服电机；30、丝杠减速器；31、丝杠联轴器；32、丝杠bf座垫块；33、丝杠bf座；34、丝杠；35、滑块一；36、丝杠螺母；37、滑块二；38、滑轨一；39、丝杠bk座；40、丝杠bk座垫块；41、铝型材底座一；42、铝型材底座二；43、滑轨二；44、滑块三；45、连接块二；46、滑块四。具体实施方式：实施例1参照图1至图4，本专利技术的一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，包括：上部摆动机构、中部回转机构、下部直线进给机构、底座，所述下部直线进给机构通过滑轨安装在底座上，所述上部摆动机构和中部回转机构由上到下叠加在下部直线进给机构上，所述下部直线进给机构带动中部回转机构和上部摆动机构做直线运动，所述中部回转机构带动上部摆动机构做回转运动，所述上部摆动机构做左右摆动运动。上部摆动机构包括：工作台体1、扇形摆动件3、摆动驱动系统，工作台体1内部开有多条平行圆孔，用以安装冷却水路2，所述冷却水路在工作台体内采用迂回布管方式，通过控制冷却水路2的流速可以控制台体温度，通过改变工作台体中冷却水路的液体流速，可以对堆焊母材实现不同的冷却效果。工作台体1通过螺栓固定在扇形摆动件3上，所述扇形摆动件3垂直设置，且扇形摆动件3的圆弧位于下面，扇形摆动件3的表面上均匀开有多个减重孔，扇形摆动件3安装在支撑块5上，具体安装方式为扇形摆动件3上有凸棱，而支撑块5上设有凹槽，两个支撑块5在扇形摆动件3两侧对称安装，通过螺栓相连，对扇形摆动件3即起支撑作用。在所述扇形摆动件顶部设有摆动部，所述摆动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，包括：上部摆动机构、中部回转机构、下部直线进给机构，所述上部摆动机构、中部回转机构和下部直线进给机构由上至下依次设置，且所述下部直线进给机构带动中部回转机构和上部摆动机构做直线运动，所述中部回转机构带动上部摆动机构做回转运动，所述上部摆动机构做左右摆动运动，其特征在于：所述上部摆动机构包括：工作台体(1)、扇形摆动件(3)、压电陶瓷电机(6)，所述扇形摆动件(3)垂直设置，且扇形摆动件(3)的圆弧位于下部，所述扇形摆动件(3)通过支撑块(5)固定在连接板(7)上，所述扇形摆动件(3)与支撑块(5)通过转动部件连接，且使扇形摆动件(3)相对于支撑块(5)可做转动运动，在扇形摆动件(3)的底部固定有陶瓷环(4)，所述工作台体(1)水平固定在扇形摆动件(3)的顶部，所述工作台体(1)的内部设有冷却水路(2)，所述压电陶瓷电机(6)固定在连接板(7)上，所述连接板(7)固定在固定板(8)上，所述固定板(8)固定在中部回转机构顶部。

【技术特征摘要】
1.一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，包括：上部摆动机构、中部回转机构、下部直线进给机构，所述上部摆动机构、中部回转机构和下部直线进给机构由上至下依次设置，且所述下部直线进给机构带动中部回转机构和上部摆动机构做直线运动，所述中部回转机构带动上部摆动机构做回转运动，所述上部摆动机构做左右摆动运动，其特征在于：所述上部摆动机构包括：工作台体(1)、扇形摆动件(3)、压电陶瓷电机(6)，所述扇形摆动件(3)垂直设置，且扇形摆动件(3)的圆弧位于下部，所述扇形摆动件(3)通过支撑块(5)固定在连接板(7)上，所述扇形摆动件(3)与支撑块(5)通过转动部件连接，且使扇形摆动件(3)相对于支撑块(5)可做转动运动，在扇形摆动件(3)的底部固定有陶瓷环(4)，所述工作台体(1)水平固定在扇形摆动件(3)的顶部，所述工作台体(1)的内部设有冷却水路(2)，所述压电陶瓷电机(6)固定在连接板(7)上，所述连接板(7)固定在固定板(8)上，所述固定板(8)固定在中部回转机构顶部。2.如权利要求1所述的一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，其特征在于：所述中部回转机构，包括：涡轮蜗杆机构、转台底座(17)和蜗杆驱动系统，涡轮蜗杆机构固定在转台底座(17)上，蜗杆(21)的一端与蜗杆驱动系统连接，与蜗杆(21)啮合的涡轮(14)内垂直设有主轴(9)，所述涡轮(14)通过键连接固定在主轴(9)上，在主轴(9)上还套有转动件，所述转动件顶部设有法兰连接盘(10)，所述法兰连接盘(10)与固定板(8)固定。3.如权利要求1所述的一种用于TIG自动堆焊的三自由度可水冷工作台，其特征在于：所述下部直线进给机构，包括：丝杠螺母机构、滑轨滑块机构、丝杠驱动系统和底座，所述滑轨滑块机构固定在底座上，丝杠(34)两端通过垫块固定在底座上，所述丝杠与滑轨平行设置，所述丝杠(34)的一端与丝杠驱动系统连接，所述丝杠(34)上配有丝杠螺母(36)，所述丝杠螺母(36)固定在转台底座(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉冬，尹博，方堃，邢家轩，陈凯旋，邱亚楠，张志，刘明，马洪文，
申请(专利权)人：航天科工哈尔滨风华有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23