一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及一种电弧增材制造复合装置，属于电弧增材制造领域。背景技术：2.电弧增材制造是以焊接电弧为热源，根据构件的实体模型规划增材路径，通过送丝系统，在机械臂等位移设备下带动焊枪，按已经规划好的路径自下而上逐步成形；然而电弧增材制造并不完善，还有许多的缺点有待改进，例如，由于热输入大而导致晶粒粗大，从而使增材制造的构件性能较差，不达人意，热输入过程产生污染，耗费能源，流程繁杂；电弧增材过程与层间高速摩擦过程无法连续，层间高速摩擦系统不精确，不稳定，焊枪位置容易移动导致增材过程不稳定，焊枪温度不稳定；送丝嘴角度无法调节且容易抖动；无保护罩导致保护气体的浪费以及保护罩不透明而无法观察到增材过程，保护器气流不均匀，容易导致身材的构件变形，摩擦头摩擦过程中产生的毛刺使构件性能降低等问题。技术实现要素：3.本发明为解决现有电弧增材制造设备构件性能较低、工艺流程复杂的问题，进而提出一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置。4.本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括送丝机、工作台、移动平台、保护气罩、保护气输送机构、摩擦头、焊枪和铣床；移动平台安装在工作台上，送丝机和铣床设置在移动平台的一侧，摩擦头安装在铣床的刀具固定夹上，保护气罩设置在移动平台的移动构件上，送丝机的送丝嘴、焊枪、摩擦头位于保护气罩内，保护气罩与保护气输送机构连通。5.进一步的，所述保护气输送机构包括保护气气缸和输气管；保护气气缸的出气口通过输气管与保护气罩的进气口连通。6.进一步的，保护气罩是透明材质制作的，且保护气罩的进气口处设有气网。7.进一步的，摩擦头的下端面设有轴肩。8.进一步的，本发明还包括连接板；送丝机的送丝嘴、摩擦头、焊枪均与连接板连接。9.进一步的，移动平台由平台、丝杠、移动构件、伺服电机组成，平台内设有丝杠，丝杠的一端与伺服电机的电机轴同轴固定连接，平台上设有移动构件，移动构件与丝杠螺纹连接，保护气罩设置在移动构件上。10.本发明的有益效果是：本发明将层间高速摩擦系统与电弧增材制造系统复合，设计新型电弧增材制造装备，达到细化树状晶粒目的，提高构件性能并简化工艺流程；本发明的轴肩由光滑的金属平面结构组成，轴肩通过伺服电机的控制与摩擦头同步升降，移动达到压实平整摩擦头摩擦构件内部的过程中产生的毛刺的效果，使构件外观变得整洁，提高了构件的性能，轴肩与摩擦头复合实现了电弧增材与层间高速摩擦复合工艺流程的简化，大大提高了电弧增材工艺流程的效率，同时与对增材构件的表面进行磨削相比，对增材构件的内部进行层间高速摩擦其对粗大的树状晶细化的效果更加优秀，提高的构件成品的抗拉伸度，硬度。加装了气网和保护气罩可以对增材构件起到防氧化作用和保护构件，防止气流快速冲击高温构件导致构件形变。在移动平台以及控制台的作用下，将送丝嘴送丝，电弧增材，层间高速摩擦，构件气体保护四个流程完美组合，使系统的运行更加有序稳定同时，大大节省了制造构件的时间，提高了构件性能，简化了工艺流程。附图说明11.图1是本发明的整体结构示意图；12.图2是焊枪的局部放大图；13.图3是铣床的局部放大图；14.图4是摩擦头的结构示意图。具体实施方式15.具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置包括送丝机2、工作台3、移动平台5、保护气罩7、保护气输送机构、摩擦头15、焊枪17和铣床18；移动平台5安装在工作台3上，送丝机2和铣床18设置在移动平台5的一侧，摩擦头15安装在铣床18的刀具固定夹上，保护气罩7设置在移动平台5的移动构件上，送丝机2的送丝嘴6、焊枪17、摩擦头15位于保护气罩7内，保护气罩7与保护气输送机构连通。16.本实施方式中铣床18带有摩擦头高度调节手柄14，通过摇动摩擦头高度调节手柄14，控制摩擦头进行位移，达到调节摩擦头15的高度效果，同时可通过控制台4控制摩擦头15的摩擦速度满足对不同材质的不同形状构件的摩擦需求，并提高构件性能，简化流程。17.本实施方式中，在焊枪17的固定支架上加装两个焊枪固定调节旋钮11固定焊枪17并调节焊枪17的高度，保障增材过程中焊枪17位置的稳定，同时通过控制台4操控焊枪17的温度达到适宜温度保障构件的性能。18.本实施方式中焊枪17配合的送丝嘴6通过可调整的送丝嘴夹具固定在焊枪的下方，送丝嘴夹具带有送丝嘴夹具角度调节旋钮16可以控制送丝角度并且防止抖动，送丝嘴连接着送丝机2通过送丝机启动按钮13控制实现自动稳定送丝，两者配合保障增材过程稳定。19.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置的所述保护气输送机构包括保护气气缸8和输气管9；保护气气缸8的出气口通过输气管9与保护气罩7的进气口连通。20.保护气罩7内通过输气管9通入保护气防止构件氧化，对增材摩擦复合过程进行全程的保护。21.其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。22.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置的保护气罩7是透明材质制作的，且保护气罩7的进气口处设有气网。23.气网可以保证气体均匀缓慢的进入，防止气体冲击导致构件变形。24.其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。25.具体实施方式四：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置的摩擦头15的下端面设有轴肩16。26.轴肩16由平整的金属面结构组成，能够与摩擦头15同步升降移动，压实构件因摩擦头15摩擦过程产生的毛刺，提高构件性能；摩擦头15摩擦过程中对构件摩擦不止于表面，实现对构件内部的深入摩擦，达到均匀细化树状晶的效果，提高构件硬度及抗拉伸强度。27.其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。28.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置还包括连接板12；送丝机2的送丝嘴6、摩擦头15、焊枪17均与连接板12连接。29.送丝嘴6和焊枪17组成电弧增材系统，铣床18、摩擦头15、轴肩16组成层间高速摩擦系统，连接板12将电弧增材系统与层间高速摩擦系统连接在一起组成复合系统，实现两者协同运行，但同时也可以保证两者的独立性。30.其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。31.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种层间高速摩擦与电弧增材制造复合装置的移动平台5由平台、丝杠、移动构件、伺服电机1组成，平台内设有丝杠，丝杠的一端与伺服电机1的电机轴同轴固定连接，平台上设有移动构件，移动构件与丝杠螺纹连接，保护气罩7设置在移动构件上。32.伺服电机1带动移动平台5内的丝杆运动，使移动平台5稳定移动，实现移动构件的水平位移；移动平台5通过四个螺丝螺母结构与工作台3连接，使其稳定的固定在工作台3上，并且在移动平台5上加装了金属夹具，用于稳定夹持构件，能更好的保障层间高速摩擦系统的精确性和稳定性。33.伺服电机1使平台上的构件能够稳定的保持匀速移动，从而使得摩擦头15更加稳定均匀地摩擦构件内部的等轴树状晶结构，并实现构件在增材结束后迅速进行层间高速摩擦，从而提高细化树状晶效率，降低能耗，简化流程34.其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。35.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。









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