一种基于机床的等离子收弧系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机床的等离子收弧系统，包括数控机床，数控机床包括数控Y轴、数控Z轴、数控X轴，数控Y轴上方安装有送丝机，数控Y轴正面安装有等离子枪,等离子枪的一侧安装有送丝枪，数控机床的下侧设有加工平台，加工平台上设有基材，送丝枪和等离子枪通过计算机控制进行相应的动作。本发明专利技术还公开了一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法，本发明专利技术收弧的同时可以自动调节收弧角度和速度，解决了现有技术中存在的因为机床无法实现收弧动作，造成零件质量缺陷的问题。

A plasma arc suppression system based on machine tool and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种基于机床的等离子收弧系统及其控制方法
本专利技术属于快速等离子熔融沉积
，涉及一种基于机床的等离子收弧系统，本专利技术还涉及上述等离子收弧系统的控制方法。
技术介绍
快速等离子熔融沉积技术(RapidPlasmaDeposition，RPD)是利用等离子弧作为能量源，在基材上形成稳定熔池，同时将送入熔池的金属丝材熔化，进而沉积凝固成形。等离子弧和电子束、激光同属为高能束，但等离子弧相较于电子束和激光的成本低，且比自由态电弧的能量密度高、刚直性好，因而近年来被各研究机构和企业用于金属构件的低成本快速制造。但由于等离子弧熔融沉积技术的热输入量大，熔池尺寸大，单层的沉积高度也相对其他技术较高，这就导致其成形构件的精度低，表面质量差，易产生缺陷。其次，在进行零件的等离子熔融沉积成形中，成形过程中电弧中断和焊接结束时，都会产生弧坑、裂纹、气孔、夹渣等现象，对成形质量影响很大。在层层堆积的情况下，收弧部位的缺陷也会累计变大，可能造成成形零件的报废。因此，需要对金属零件的快速熔融沉积过程中收弧动作进行实时调整，根据路径的变化进行修正，并与理论设计进行对比，从而形成闭环反馈，保证沉积过程的顺利进行。目前，针对等离子弧熔融沉积成形过程中停止焊接时，只简单停止工作，这样在停止时容易产生弧坑和气孔，国内外普遍采用打印过程结束后再修补，由技术人员对收弧后的弧坑进行判断和分析，手动修补保证成形质量。但是由于成形零件尺寸大，形状复杂，也难以清晰的观察到每一个收弧位置。其次，技术人员只能通过观察已成形的表面质量来进行手动补偿，对成形零件内部因收弧造成的缺陷无法修正，且对人员的操作要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于机床的等离子收弧系统，采用该系统收弧的同时可以自动调节收弧角度和速度，解决了现有技术中存在的因为机床无法实现收弧动作，造成零件质量缺陷的问题。本专利技术的目的是还提供一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种基于机床的等离子收弧系统，包括数控机床，数控机床包括数控Y轴、数控Z轴、数控X轴，数控Y轴上方安装有送丝机，数控Y轴正面安装有等离子枪,等离子枪的一侧安装有送丝枪，数控机床的下侧设有加工平台，加工平台上设有基材，送丝枪和等离子枪通过计算机控制进行相应的动作。本专利技术所采用的第二种技术方案是，一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法，具体包括如下步骤：步骤1，在计算机上设定填弧位置P1和熄弧等待位置P2,坐标轴移动速度V1、V2、V3停留时间T1；步骤2，计算机控制机床数控Y轴、数控Z轴、数控X轴将等离子枪移动到基材上方，选取起弧位置，设定为程序起始位置；步骤3，将打印程序导入计算机，整个设备开始打印；步骤4，设备在运行过程中，计算机向整个控制系统发出暂停指令，若在当前状态下等离子枪和送丝机没有工作，只是数控Y轴、数控Z轴、数控X轴在运行空走程序，则设备暂停工作；步骤5，当等离子枪和送丝机处于运行模式，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴暂停运动，控制程序停止运行，开始执行收弧动作；步骤6，进行填弧动作；步骤7，进行熄弧动作；步骤8，进行收弧动作；步骤9，如果计算机通过程序发出暂时关弧指令，则重复步骤5-步骤8的整个过程，整个收弧动作完成后设备不停止工作，自动运行后续的程序。本专利技术的特点还在于，步骤2中等离子枪在基材上面输出熔池，送丝机将丝送入送丝枪内，通过送丝枪将丝送入熔池。步骤5的具体过程为：当等离子枪和送丝机处于运行模式，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴暂停运动，控制程序停止运行，计算机将等离子枪当前坐标定义为收弧点P0并激活填弧位置P1和熄弧位置P2的参数，整个收弧动作开始执行。收弧动作分为两个阶段，具体为：第一阶段：计算机发出收弧指令，等离子枪当前所处位置为收弧位置P0，数控机床将等离子枪以速度V1移动到填弧位置P1处，然后等离子枪和送丝机停止工作；第二阶段：数控机床将等离子枪以速度V2移动到熄弧位置P2处,在熄弧位置P2处停留时间T1,最后再以速度V3返回到收弧位置P0。步骤6的具体过程为：数控Y轴、数控Z轴、数控X轴通过插补运动的方式将等离子枪从收弧位置P0以V1的速度移动到填弧位置P1处，在此过程中，等离子枪输出熔池持续减小能量，送丝机送丝速度降低，将步骤4中计算机发出的暂停指令引起的熔池缺陷进行反向填补修复，等离子枪移动到填弧位置P1处后，等离子枪和送丝机同时停止工作，完成填弧动作。步骤7的具体过程为：等离子枪在填弧位置P1处完成整个填弧动作后，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴通过插补运动的方式将等离子枪从填弧位置P1以V2的速度移动到熄弧位置P2处，在此过程中，等离子枪和送丝枪逐步完成和工件的脱离，避免粘丝，等离子枪到达熄弧位置P2处后停留时间T1，在T1时间内工件逐步自然冷却。步骤8的具体过程为：T1时间完成后，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴通过插补运动的方式将等离子枪从熄弧位置P2以V3的速度移动到收弧位置P0处完成整个收弧动作，等离子枪到达P0位置后，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴的坐标值与计算机发出收弧指令前的坐标值保持一致，收弧动作完成后，整个设备处于暂停状态。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过机床数控轴的移动实现收弧控制,不添加任何外部独立轴。本专利技术中收弧后的动作可以根据工艺要求实时变化，整个收弧控制流程和位置可以通过实时编程进行修正。此外，可以在打印中自动修正等离子收弧时造成的零件缺陷，有效提高了产品的成形质量。附图说明图1是本专利技术一种基于机床的等离子收弧系统的结构示意图；图2是本专利技术一种基于机床的等离子收弧系统的运行轨迹示意图；图3是本专利技术一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法的流程图。图中，1.送丝枪，2.等离子枪，3.送丝机，4.数控Y轴，5.数控Z轴，6.数控X轴，7.基材，8.加工平台，9.计算机。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法，采用基于机床的等离子收弧控制系统，如图1所示，包括由数控Y轴4、数控Z轴5、数控X轴6组成的数控机床，在数控Y轴4上方安装送丝机3，数控Y轴4正面安装等离子枪2,等离子枪2左侧安装送丝枪1，在数控机床下侧是加工平台8，加工平台8上面紧固基材7，计算机9通过电连接送丝枪1和等离子枪2的控制部件。如图2所示，计算机9通过控制机床数控Y轴4、数控Z轴5、数控X轴6移动等离子枪2。收弧位置P1和熄弧位置P2是相对于收弧位置P0的相对坐标系，只有收弧位置P0被触发后才生效，根据收弧位置P0的当前坐标做参考点并赋值。等离子枪2在基材7上面输出熔池，送丝机3将丝送入送丝枪1里，由送丝枪1将丝送入熔池。计算机9通过数控Y轴4、数控Z轴5、数控X轴6控制等离子枪2在基材7上方按照剖分程序进行运动。机床在运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机床的等离子收弧控制系统，其特征在于，包括数控机床，数控机床包括数控Y轴、数控Z轴、数控X轴，数控Y轴上方安装有送丝机，数控Y轴正面安装有等离子枪,等离子枪的一侧安装有送丝枪，数控机床的下侧设有加工平台，加工平台上设有基材，送丝枪和等离子枪通过计算机控制进行相应的动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机床的等离子收弧控制系统，其特征在于，包括数控机床，数控机床包括数控Y轴、数控Z轴、数控X轴，数控Y轴上方安装有送丝机，数控Y轴正面安装有等离子枪,等离子枪的一侧安装有送丝枪，数控机床的下侧设有加工平台，加工平台上设有基材，送丝枪和等离子枪通过计算机控制进行相应的动作。


2.一种基于机床的等离子收弧系统的控制方法，其特征在于，具体包括如下：
步骤1，首先在计算机上设定填弧位置P1和熄弧等待位置P2,坐标轴移动速度V1、V2、V3，停留时间T1；
步骤2，计算机控制机床数控Y轴、数控Z轴、数控X轴将等离子枪移动到基材上方，选取起弧位置，设定为程序起始位置；
步骤3，将打印程序导入计算机，整个设备开始打印；
步骤4，设备在运行过程中，计算机向整个控制系统发出暂停指令，若在当前状态下等离子枪和送丝机没有工作，只是数控Y轴、数控Z轴、数控X轴在运行空走程序，则设备暂停工作；
步骤5，当等离子枪和送丝机处于运行模式，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴暂停运动，控制程序停止运行，开始执行收弧动作；
步骤6，进行填弧动作；
步骤7，进行熄弧动作；
步骤8，进行收弧动作；
步骤9，如果计算机通过程序发出暂时关弧指令，则重复步骤5-步骤8的整个过程，整个收弧动作完成后设备不停止工作，自动运行后续的程序。


3.根据权利要求1所述的一种基于机床的等离子收弧系统，其特征在于：所述步骤2中等离子枪在基材上面输出熔池，送丝机将丝送入送丝枪内，通过送丝枪将丝送入熔池。


4.根据权利要求1所述的一种基于机床的等离子收弧系统，其特征在于：所述步骤5的具体过程为：当等离子枪和送丝机处于运行模式，数控Y轴、数控Z轴、数控X轴暂停运动，控制程序停止运行，计算机将等离子枪当前坐标定义为收弧点P0并激活填弧位置P1和熄弧位置P2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东辉，彭博，薛蕾，贺智锋，
申请(专利权)人：西安铂力特增材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61