一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，包括工作台、设置于工作台上的第一滑轨和第二滑轨、配合设置于第一滑轨上的立柱单元、配合设置于立柱单元上的六轴机器人单元、设置于六轴机器人单元上的激光电弧增材单元和铣削减材单元、配合设置于第二滑轨上的旋转式工作平台，所述立柱单元上设置有升降机构，所述六轴机器人单元连接在升降机构上用于实现升降运动，所述旋转式工作平台用于放置基板。本实用新型专利技术可实现增减材加工一体化，具有高自由度，解决了增减材加工精度低，加工大型器件困难的问题，且能够避免增减材单元的相互影响和破坏，保证了增材与减材的顺利进行。的顺利进行。的顺利进行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统


[0001]本技术属于金属增材制造
，具体涉及一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统。

技术介绍

[0002]近年来，增减材复合制造技术成为智能制造的主要方法之一。激光电弧增材制造是基于材料离散
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逐渐累加方式制造实体零件的近净成形技术，激光与电弧复合的实质是激光光束等离子体和电弧的耦合，电弧降低对激光能量的吸收、反射和散射，提高对激光能量的利用；同时，耦合的电弧的电离度和温度提高，有助于电弧稳定性的提高，可实现难加工金属的制造。
[0003]同时激光电弧增减材制造技术还具有不受零件结构限制的优点，可用于结构复杂、难加工以及薄壁零件的加工制造，将增材制造技术与传统减材技术相结合形成新的增减材复合制造技术，不仅弥补了增材制造尺寸精度低、表面质量差等缺点,还兼顾了传统加工高质量与高精度的优点,是目前增材制造领域最具前途的热点研究方向之一。
[0004]随着增减材技术的不断发展，目前已有很多技术将增减材集成到了一台设备上完成，提高了加工效率，但是也存在着激光能利用率低；电弧增减材不够稳定；增减材工具容易互相破坏；加工设备自由度低，难以打印大型复杂构件；材料利用率和制造效率低等问题。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，可实现增减材加工一体化，具有高自由度，解决了增减材加工精度低，加工大型器件困难的问题，且能够避免增减材单元的相互影响和破坏，保证了增材与减材的顺利进行。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本技术提供一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，包括工作台、设置于工作台上的第一滑轨和第二滑轨、配合设置于第一滑轨上的立柱单元、配合设置于立柱单元上的六轴机器人单元、设置于六轴机器人单元上的激光电弧增材单元和铣削减材单元、配合设置于第二滑轨上的旋转式工作平台，所述立柱单元上设置有升降机构，所述六轴机器人单元连接在升降机构上用于实现升降运动，所述旋转式工作平台用于放置基板；
[0007]所述激光电弧增材单元包括变焦激光熔覆头和电弧焊枪，所述变焦激光熔覆头和电弧焊枪内均设置有长程稳定送粉器，所述长程稳定送粉器用于向基板输送金属粉末，所述变焦激光熔覆头用于在加工过程中随时改变焦点处光斑直径，所述变焦激光熔覆头和电弧焊枪一同发热熔融金属粉末实现增材；
[0008]所述铣削减材单元包括电主轴、铣加工头和换刀机构，所述铣加工头设置于电主轴端部，所述电主轴用于带动铣加工头转动，所述换刀机构用于更换铣加工头，所述铣加工
头用于实现减材。
[0009]进一步地，所述第一滑轨和第二滑轨相互垂直设置于工作台上。
[0010]进一步地，所述升降机构包括纵向设置于立柱单元上的第三滑轨以及配合在第三滑轨上的横梁件，所述六轴机器人单元设置在横梁件上。
[0011]进一步地，所述旋转式工作平台包括摇篮式变位机和导轨滑块，所述摇篮式变位机通过导轨滑块配合设置在第二滑轨上。
[0012]进一步地，所述摇篮式变位机包括双轴伺服变位机和变位平台，所述变位平台用于放置基板，所述双轴伺服变位机用于控制变位平台实现基板角度位置的调节。
[0013]进一步地，所述六轴机器人单元的末端连接着变焦激光熔覆头和电弧焊枪，所述六轴机器人单元的末端设置有伸缩器，所述伸缩器连接着电主轴。
[0014]进一步地，所述工作台上设置有总控系统装置。
[0015]有益效果：本技术与现有技术相比，具备如下优点：
[0016]1、通过采用激光电弧复合热源，提高了增材加工精度。
[0017]2、通过增减材设备的机械结构，使增材设备与减材设备不再互相制约、路径规划更加简单，避免了激光熔覆头、电弧焊枪和切削刀具的互相损坏，实现了增减材加工一体化，且保证了增材与减材的顺利进行。
[0018]3、通过多自由度加工设备的融合使用，提高制造精度，具有了加工大型复杂零件加工的功能，极大地提高了自动化水平，且加工过程不需要人为参与。
附图说明
[0019]图1为本技术的结构示意图；
[0020]图2为激光电弧增材单元和铣削减材单元的结构图；
[0021]图3为空气净化系统的结构示意图；
[0022]图4为摇篮式变位机的具体结构图；
[0023]图5为换刀机构结构示意图；
[0024]图6为伸缩器的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0026]如图1所示，本技术提供一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，包括工作台100、设置于工作台100上的第一滑轨21和第二滑轨22、配合设置于第一滑轨21上的立柱单元1、配合设置于立柱单元1上的六轴机器人单元3、设置于六轴机器人单元3上的激光电弧增材单元和铣削减材单元、配合设置于第二滑轨22上的旋转式工作平台，第一滑轨21和第二滑轨22相互垂直设置于工作台100上，立柱单元1上设置有升降机构，升降机构包括纵向设置于立柱单元1上的第三滑轨23以及配合在第三滑轨23上的横梁件7，六轴机器人单元3设置在横梁件7上，旋转式工作平台包括摇篮式变位机和导轨滑块(图上未显示)，摇篮式变位机通过导轨滑块配合设置在第二滑轨22上，参照图4，摇篮式变位机包括双
轴伺服变位机41和变位平台42，变位平台42用于放置基板，双轴伺服变位机41用于控制变位平台42，变位平台42具有中心转轴和水平转轴，用于带动基板水平无限旋转和两侧90
°
翻转，从而满足电弧增材和机加工减材过程中对于各种产品位置的需求并适用于流水线加工，工作台100上还设置有总控系统装置6，用于显示各单元的工作状态，并通过人机交互的方式实现各分单元的控制。
[0027]如图2所示，激光电弧增材单元包括变焦激光熔覆头12和电弧焊枪13，变焦激光熔覆头12和电弧焊枪13内均设置有长程稳定送粉器9，长程稳定送粉器9用于向基板15上输送金属粉末，变焦激光熔覆头12使用移动镜头组系统，可以在加工过程中随时改变焦点处光斑直径，减少机构运动，使得加工更加精确稳定，电弧焊枪13与电源相连，变焦激光熔覆头12和电弧焊枪13一同发热熔融金属粉末实现增材，在基板15上形成熔覆层14；铣削减材单元包括电主轴10、铣加工头11和换刀机构5，铣加工头11设置于电主轴10端部，电主轴10用于带动铣加工头11转动，转速范围为0—10000rpm/min，能带动铣加工头11实施对增材零件的铣削、钻削和镗孔加工，换刀机构5设置于位于立柱单元1的一侧用于更换铣加工头11，换刀机构5的具体结构如图5所示，六轴机器人单元3的机械臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，其特征在于，包括工作台、设置于工作台上的第一滑轨和第二滑轨、配合设置于第一滑轨上的立柱单元、配合设置于立柱单元上的六轴机器人单元、设置于六轴机器人单元上的激光电弧增材单元和铣削减材单元、配合设置于第二滑轨上的旋转式工作平台，所述立柱单元上设置有升降机构，所述六轴机器人单元连接在升降机构上用于实现升降运动，所述旋转式工作平台用于放置基板；所述激光电弧增材单元包括变焦激光熔覆头和电弧焊枪，所述变焦激光熔覆头和电弧焊枪内均设置有长程稳定送粉器，所述长程稳定送粉器用于向基板输送金属粉末，所述变焦激光熔覆头用于在加工过程中随时改变焦点处光斑直径，所述变焦激光熔覆头和电弧焊枪一同发热熔融金属粉末实现增材；所述铣削减材单元包括电主轴、铣加工头和换刀机构，所述铣加工头设置于电主轴端部，所述电主轴用于带动铣加工头转动，所述换刀机构用于更换铣加工头，所述铣加工头用于实现减材。2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的金属增材与减材复合制造系统，其特征在于，所述第一滑轨和第二滑轨相互垂直设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李以卓，谢非，范致诚，杨继全，邢飞，锁红波，刘谦，唱丽丽，刘益剑，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：