一种激光和摩擦辅助的增材装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种激光和摩擦辅助的增材装置，该装置包括：架体、激光增材组件、摩擦增材组件和连接组件，架体包括支座和支架，激光增材组件包括激光头和送粉喷嘴，所述送粉喷嘴设置在激光头的末端，并适于将金属粉末送至增材激光源的激光焦点处；摩擦增材组件包括旋转摩擦头，旋转摩擦头设置在支座远离所述支架的一侧上；连接组件包括架体连接单元和激光头连接单元，激光头连接单元与激光头固定连接，架体连接单元与支架活动连接，以带动激光增材组件相对支架沿竖直方向运动，激光头连接单元与架体连接单元转动连接以适于带动激光增材组件相对所述支架转动。该装置结构紧凑、制造成本低，且适于制造复杂结构零件。且适于制造复杂结构零件。且适于制造复杂结构零件。

【技术实现步骤摘要】
一种激光和摩擦辅助的增材装置


[0001]本技术涉及金属零件增材制造
，具体而言，涉及一种激光和摩擦辅助的增材装置。

技术介绍

[0002]传统的减材制造方法渐渐无法满足近年来工业领域高端零件设计与快速制造越来越迫切的需求。近年来，兴起的增材制造技术由于其一系列优点，例如快速、灵活、节省成本等，很好地弥补了传统制造方法的不足，适合复杂零件的快速制造。
[0003]与选区激光熔化金属3D打印技术相比较，激光辅助增材制造技术尤其适用于对大尺寸金属零件的制造及修复过程。但由于激光熔池的快速非平衡凝固特征导致增材金属的残余应力及变形大、柱状晶粒粗大、裂纹缺陷明显等问题，对增材金属力学性能的提高极为不利。
[0004]摩擦增材技术是在搅拌摩擦加工技术及设备的基础上开发而来，能够继承FSP技术具有的固相加工残余应力低、细化晶粒等优势，但目前摩擦增材技术制造的摩擦增材金属零件结构复杂程度低、且适用金属少。

技术实现思路

[0005]本技术解决的问题是现有技术中激光辅助增材金属残余应力和变形大、晶粒组织粗大、裂纹缺陷严重以及摩擦增材金属零件结构复杂程度低、适用金属少中的至少一个方面。
[0006]为解决上述问题，本技术提供一种激光和摩擦辅助的增材装置，其特征在于，包括：架体、激光增材组件、摩擦增材组件和连接组件，其中，
[0007]所述架体包括支座和支架，且所述支架垂直固定在所述支座的上方；
[0008]所述激光增材组件包括激光头和送粉喷嘴，所述送粉喷嘴设置在所述激光头的末端，并适于将金属粉末送至增材激光源的激光焦点处；
[0009]所述摩擦增材组件包括旋转摩擦头，所述旋转摩擦头设置在所述支座远离所述支架的一侧上；
[0010]所述连接组件包括架体连接单元和激光头连接单元，所述激光头连接单元与所述激光头固定连接，所述架体连接单元与所述支架活动连接，以带动所述激光增材组件相对所述支架沿竖直方向运动，且所述激光头连接单元与所述架体连接单元转动连接以适于带动所述激光增材组件相对所述支架转动。
[0011]优选地，所述架体连接单元包括调节齿杆、调节齿轮和架体连接板，所述调节齿轮设置于所述支架的内部，所述调节齿杆适于穿过所述支架远离所述激光头的侧壁后与所述调节齿轮相啮合，所述架体连接板紧贴所述支架靠近所述激光头的外侧壁设置，且所述架体连接板上设置有与所述调节齿轮配合连接的运动齿条。
[0012]优选地，所述调节齿轮的厚度不小于所述运动齿条的宽度的一半，且所述调节齿
轮的厚度不大于所述运动齿条的宽度。
[0013]优选地，所述架体连接单元还包括与所述调节齿轮转动连接的齿轮转轴，所述齿轮转轴的两端分别与所述支架宽度方向的两个侧壁相连接。
[0014]优选地，所述激光头连接单元包括激光头连接板和调节螺栓，所述激光头连接板与所述架体连接板转动连接，且所述激光头连接板和所述架体连接板上分别设置与所述调节螺栓相匹配的螺纹孔。
[0015]优选地，所述连接组件还包括连接转轴，所述连接转轴与所述激光头连接板和所述架体连接板相连接。
[0016]优选地，所述摩擦增材组件还包括驱动电机，所述驱动电机的输出转轴与所述旋转摩擦头连接。
[0017]优选地，所述旋转摩擦头包括依次连接的摩擦端头、散热单元和连接端头，
[0018]所述摩擦端头适于对待加工零件进行摩擦加工，所述连接端头适于与所述支座相连接，所述散热单元包括第一散热区域和第二散热区域，所述第一散热区域相对所述第二散热区域靠近所述摩擦端头设置，且摩擦端头、第一散热区域和第二散热区域为半径依次增大的圆柱形结构。
[0019]优选地，所述第一散热区域包括多个沿高度方向平行设置的窄散热环，所述第二散热区域包括多个沿高度方向平行设置的宽散热环，所述宽散热环的宽度大于所述窄散热环的宽度，且相邻的两个宽散热环或相邻的两个窄散热环之间设有间隔凹槽。
[0020]优选地，所述窄散热环与所述宽散热环的数量比为1:(1
‑
2.5)。
[0021]与现有技术相比，本技术所述的激光和摩擦辅助的增材装置，将激光增材与摩擦增材相结合，减小增材金属的残余应力及变形，细化晶粒组织，抑制裂纹缺陷，极大地提高了制造效率和加工质量，且该装置结构紧凑，体积小巧，节省了加工空间，降低了设备的制造成本；此外，该装置通过调节架体连接单元与支架活动连接，从而调节激光头与旋转摩擦头之间的竖直距离，通过激光头连接单元与所述架体连接单元转动连接，调节激光束与旋转摩擦头轴心线之间的夹角，能同时满足对摩擦下压深度、摩擦头倾角、激光焦距的不同要求，易于实现对大型复杂结构零件或模具的现场加工或修复。
附图说明
[0022]图1为本技术实施例中激光和摩擦辅助的增材装置的主视示意图；
[0023]图2为本技术实施例中激光和摩擦辅助的增材装置的仰视示意图；
[0024]图3为本技术实施例中激光和摩擦辅助的增材装置的局部剖视示意图；
[0025]图4为本技术实施例中旋转摩擦头的结构示意图；
[0026]图5为本技术实施例中激光和摩擦辅助的增材装置的局部示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1‑
架体；2
‑
激光增材组件；3
‑
摩擦增材组件；4
‑
连接组件；5
‑
机械手；
[0029]11
‑
支座；12
‑
支架；21
‑
激光头；22
‑
送粉喷嘴；31
‑
旋转摩擦头；32
‑
驱动电机；41
‑
调节旋钮；42
‑
调节齿杆；43
‑
调节齿轮；44
‑
齿轮转轴；45
‑
架体连接板；46
‑
激光头连接板；47
‑
调节螺栓；48
‑
运动齿条；49
‑
角度表；
[0030]311
‑
摩擦端头；312
‑
窄散热环；313
‑
宽散热环；321
‑
步进电机；322
‑
传动箱。
具体实施方式
[0031]目前，激光和摩擦复合增材平台设计中，主要采用两个或多个工业机器人分别与激光辅助增材装置和摩擦增材装置配合，以完成激光和摩擦增材工序，能够充分发挥机器人柔性加工的特点，凭借其在自由度和可达性上的优势更适于对大型复杂结构金属零件的制造。然而，采用多个机器人将显著增加设备的制造成本，多个机器人协调配合也使路径规划和坐标系设置更加复杂；虽然也可以采用单机器人与龙门机床相配合以避免多机器人协调配合的难题，但是硕大的龙门机床将显著增加设备的占地面积，也无法实现现场作业。此外，现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光和摩擦辅助的增材装置，其特征在于，包括：架体(1)、激光增材组件(2)、摩擦增材组件(3)和连接组件(4)，其中，所述架体(1)包括支座(11)和支架(12)，且所述支架(12)垂直固定在所述支座(11)的上方；所述激光增材组件(2)包括激光头(21)和送粉喷嘴(22)，所述送粉喷嘴(22)设置在所述激光头(21)的末端，并适于将金属粉末送至增材激光源的激光焦点处；所述摩擦增材组件(3)包括旋转摩擦头(31)，所述旋转摩擦头(31)设置在所述支座(11)远离所述支架(12)的一侧上；所述连接组件(4)包括架体连接单元和激光头连接单元，所述激光头连接单元与所述激光头(21)固定连接，所述架体连接单元与所述支架(12)活动连接，以带动所述激光增材组件(2)相对所述支架(12)沿竖直方向运动，且所述激光头连接单元与所述架体连接单元转动连接以适于带动所述激光增材组件(2)相对所述支架(12)转动。2.根据权利要求1所述的激光和摩擦辅助的增材装置，其特征在于，所述架体连接单元包括调节齿杆(42)、调节齿轮(43)和架体连接板(45)，所述调节齿轮(43)设置于所述支架(12)的内部，所述调节齿杆(42)适于穿过所述支架(12)远离所述激光头(21)的侧壁后与所述调节齿轮(43)相啮合，所述架体连接板(45)紧贴所述支架(12)靠近所述激光头(21)的外侧壁设置，且所述架体连接板(45)上设置有与所述调节齿轮(43)配合连接的运动齿条(48)。3.根据权利要求2所述的激光和摩擦辅助的增材装置，其特征在于，所述调节齿轮(43)的厚度不小于所述运动齿条(48)的宽度的一半，且所述调节齿轮(43)的厚度不大于所述运动齿条(48)的宽度。4.根据权利要求2或3所述的激光和摩擦辅助的增材装置，其特征在于，所述架体连接单元还包括与所述调节齿轮(43)转动连接的齿轮转轴(44)，所述齿轮转...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，汪汶铮，汪华，李艳丽，
申请(专利权)人：广东中科德弗激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：