一种基于双丝GTAW电弧增材制造的多角度自调节送丝装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双丝GTAW电弧增材制造的多角度自调节送丝装置，包括圆形导轨、横杆、固定销、竖杆、第一同步轮、同步带、第二同步轮、步进电机、送丝嘴、激光视觉系统、GTAW焊枪、导杆和控制系统。本发明专利技术不仅可以调节两个送丝嘴之间的夹度，此外还可以在增材过程中通过激光视觉系统识别焊缝表面，在表面凹陷处提高送丝速度，在表面突起处减小送丝速度，以达到沉积层平整，有助于实现电弧增材制造形貌的，为增材制造的质量提供了保障。为增材制造的质量提供了保障。为增材制造的质量提供了保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双丝GTAW电弧增材制造的多角度自调节送丝装置

：
本专利技术涉及GTAW电弧增材制造送丝夹具领域，尤其涉及一种可调节送丝嘴之间角度且可以通过反馈调节实现增材构件表面形貌平整的双丝GTAW电弧增材制造送丝装置。

技术介绍

电弧增材制造技术是一种以电弧热、电阻热为复合热源，熔化金属原材料，通过小熔池、微冶金快速凝固技术，逐层堆积具有一定形状和尺寸的部件，实现高致密度、高性能构件的新型成形技术。与激光和电子束增材制造技术相比，电弧增材制造沉积速率高、制造成本低、对金属材质不敏感，因而受到国内外高度重视。其中电弧增材制造分为熔化极电弧增材制造(如GMAW等)和非熔化极电弧增材制造。钨极氩弧焊(GTAW)增材制造属于非熔化极电弧增材制造，相比熔化极电弧增材制造相比，其具有熔池稳定、飞溅小等优势。而双丝GTAW电弧增材制造更可以实现同时向熔池中输送两种金属，为制造梯度功能材料提出了一个全新可行的方法。对于双丝GTAW电弧增材制造来说，两个送丝嘴之间的夹角也是一个影响沉积层质量的工艺参数。但是目前大多数双送丝加持设备都无法做到调整两个送丝嘴之间的夹角。现有技术中，申请公布号CN 105904065 A公开了一种可调整送丝角度的双向TIG自动焊夹具，包括安装杆、卡箍、伸缩调整机构、伸缩固定座、角度调节机构，所述卡箍与所述安装杆固定连接，焊枪可装夹在所述卡箍内。其采用对称的送丝方式，可进行双向焊接，解决了现有技术只能单向焊接效率低下的问题，且送丝角度调节准确可靠，运行稳定性高。但是，在夹具的操作过程中，需要手动参与调节，比如调整螺杆需要人工旋拧以调整第一调整座和第二调整座之间的相对距离，进而伸缩固定座相对于卡箍上下距离的伸缩调整；此外，角度调整机构的调节中，需要通过螺母的旋拧调整第一拉杆相对于第一销轴的位置以及调整第二拉杆相对于第二销轴的位置，以调整第一角度调节杆和第二角度调节杆的布置角度。上述方案需要人工调节，不够智能化，特别是针对不同材料或对象焊接时，手动操作会相对频繁，增大人工操作量，同时，调节得到的角度是否合适并不是一次就能准确调节得到，需要反复确认，何况其还具有两个角度调节机构，需要保证两个角度调节机构的角度都相同并适合当前的焊接情况，要求是相对较高的。
[0005]申请公布号CN 113333917 A公开了一种可调整送丝角度的双向TIG自动焊夹具，包括分别设于焊接路径的两个方向上的两个送丝杆，以及用于架设两个送丝杆的支架，所述支架固定于焊接设备上；所述支架包括上支架杆、下支架杆、分别设于上支架杆的两远端部的上电动气缸、以及分别设于下支架杆的两远端部的下电动气缸，所述上支架杆的两侧中部分别铰接有连杆，连杆的下端分别与同侧的送丝杆的上端铰接；此外，所述连杆和送丝杆的上表面都设有滑轨，所述上电动气缸和下电动气缸的活塞杆的末端各自铰接有一滑块，上电动气缸连接的滑块与连杆上的滑轨配合连接，下电动气缸连接的滑块与送丝杆上的滑轨连接，从而在上电动气缸和下电动气缸的共同作用下调节送丝杆的角度。但是，该焊接机构两侧的送丝嘴分别位于焊枪的左右两侧，无法做到调整两个送丝嘴的水平夹角，而
GTAW是一个对于焊丝送进角度非常敏感的焊接方式，在手工GTAW时，焊丝往往是从熔池前端送进的。因此，不能调节两个送丝嘴的水平夹角对于增材质量是有影响的。此外，对于电弧增材制造，表面形貌对于增材构件质量的影响非常大，因为通过增材制造出的每道沉积层表面高低不平，对后续增材的过程中影响很大。会影响到焊丝到表面的角度和距离。在目前的技术中，往往是通过在每一道增材之后，手动调整送丝嘴高度及角度以及送丝速度，之后在进行下一道的增材。目前的送丝设备无法实现在一次增材过程中，根据表面形貌实时调整送丝速度。
[0007]综上所述，目前采用的双丝GTAW增材制造送丝装置多数都无法在水平调整两个送丝嘴的水平夹角。

技术实现思路

专利技术目的：本专利技术提出了一种双丝GTAW增材制造送丝装置，它不仅可以调节两个送丝嘴之间的夹角，此外还可以在增材过程中通过激光视觉系统识别焊缝表面，在表面凹陷处提高送丝速度，在表面突起处减小送丝速度，以达到沉积层平整，有助于实现电弧增材制造形貌的，为增材制造的质量提供了保障。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于双丝GTAW电弧增材制造的多角度自调节送丝装置，其特征在于：包括圆形导轨、横杆、固定销、竖杆、第一同步轮、同步带、第二同步轮、步进电机、送丝嘴、激光视觉系统、GTAW焊枪、导杆和控制系统；所述GTAW焊枪的外围固定有圆形导轨，圆形导轨上连接有两根横杆，所述横杆通过固定销保持固定；所述横杆的槽中设置有第一同步轮和第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮中设置有同步带，同步带与控制其运动的步进电机连接；所述横杆上安装有导杆，所述竖杆的上端与导杆连接，竖杆的下端与送丝嘴连接，并且竖杆与同步带连接，所述竖杆为伸缩杆；两侧所述送丝嘴的水平夹角通过滑动圆形导轨内的横杆的一端来调整，并且通过固定销将角度固定；通过所述第一同步轮和第二同步轮带动同步带传动实现送丝嘴的横向方向的移动，通过所述竖杆中的伸缩杆实现送丝嘴的垂直方向的移动；所述激光视觉系统包括激光视觉传感器，所述激光视觉传感器固定在焊枪上，并且与送丝电机连接，两个所述送丝嘴的焊丝分别通过两个送丝电机单独推送；所述控制系统包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述步进电机、所述竖杆中的电机、所述送丝电机连接；在调整所述送丝嘴与水平面的角度时，送丝嘴的尖端与钨极位置相对静止，通过所述横杆、竖杆及送丝嘴的同步运动，使得送丝嘴角度改变，通过所述激光视觉系统对于沉积层表面进行视觉处理，分析表面形貌，并且将信号传递到所述PLC控制器，增大或者减小送丝速度，从而使得沉积层表面平整。作为优选，所述圆形导轨上均匀开设有多个小孔，所述固定销通过小孔将横杆固定在圆形导轨上。作为优选，所述圆形导轨上的相邻小孔与圆心的夹角为15
°
。作为优选，所述竖杆的伸缩杆的截面采用方形，而不是圆形，从而可以避免由于固定不稳固导致伸缩杆的内杆相对转动。
作为优选，两个所述送丝嘴之间的水平夹角控制在60
‑
75
°
之间。一种双侧送丝GTAW增材制造方法，包括以下步骤：首先旋转左右两个横杆到需要的位置，之后采用固定销将其固定。在设置好增材程序后，首先控制焊枪位置达到预想的位置，这时可以通过操作PLC控制系统调节送丝嘴的位置和与和焊枪之间的角度。调节送丝嘴角度时，保持送丝嘴尖端与钨极地相对位置不变，通过送丝嘴、横杆、竖杆同步移动，保证送丝嘴与钨极相对静止，从而避免在调整时由于操作不当导致机构发生干涉，影响其精度。当增材开始时，焊机启动传达起弧信号，送丝电机开始送丝，控制系统发出信号，视觉传感器开始工作，检测表面，如果表面出现凸起或凹陷，则将该信号传递给PLC控制器，然后根据实际情况增大或减小送丝速度，使得形成的沉积层平整。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的双侧送丝GTAW增材制造送丝装置，可以使得两侧焊丝从熔池前端进入熔池，从而实现良好的沉积层形貌和性能。不同送丝装置之间相互独立，两侧可以使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双丝GTAW电弧增材制造的多角度自调节送丝装置，其特征在于：包括圆形导轨(1)、横杆(2)、固定销(3)、竖杆(4)、第一同步轮(5)、同步带(6)、第二同步轮(7)、步进电机(8)、送丝嘴(9)、激光视觉系统(10)、GTAW焊枪(11)、导杆(12)和控制系统；所述GTAW焊枪(11)的外围固定有圆形导轨(1)，圆形导轨(1)上连接有两根横杆(2)，所述横杆(2)通过固定销(3)保持固定；所述横杆(2)的槽中设置有第一同步轮(5)和第二同步轮(7)，第一同步轮(5)和第二同步轮(7)中设置有同步带(6)，同步带(6)与控制其运动的步进电机(8)连接；所述横杆(2)上安装有导杆(12)，所述竖杆(4)的上端与导杆(12)连接，竖杆(4)的下端与送丝嘴(9)连接，并且竖杆(4)与同步带(6)连接，所述竖杆(4)为伸缩杆；两侧所述送丝嘴(9)之间的水平夹角通过滑动圆形导轨(1)内的横杆(2)的一端来调整，并且通过固定销(3)将角度固定；通过所述第一同步轮(5)和第二同步轮(7)带动同步带(6)传动实现送丝嘴(9)的横向方向的移动，通过所述竖杆(4)中的伸缩杆实现送丝嘴(9)的垂直方向的移动；所述激光视觉系统(10)包括激光视觉传感器，所述激光视觉传感器固定在焊枪上，并且与送丝电机连接，两个所述送丝嘴(9)的焊丝分别通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，张炜辰，朱凯，李明轩，朱晓磊，陆晓峰，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：