一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造装置及方法与流程

本发明涉及增材制造，具体涉及一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造装置及方法。

背景技术：

1、多丝协同等离子增材制造技术通常采用一个等离子焊枪，并配置多个送丝机构，例如四个送丝机构同时向等离子焊枪作用区域输送丝材。采用多个送丝机构，一方面能够提高材料沉积效率，另一方面，不同送丝机构可以输送不同种类的丝材，从而在增材制造过程中对材料成分进行实时调控，实现原位合金化。为保证多种丝材能够稳定进入熔池区域，多个送丝嘴通常需要将丝材输送至等离子焊枪下方的预定位置，因此对各送丝嘴的位置精度具有较高要求。

2、现有多丝送丝结构中，各送丝嘴通常通过不同的螺栓进行刚性连接。当需要调整送丝嘴位置时，需要分别对图1中的a、b、c、d等连接部位进行调节，调节过程较为繁琐，各连接部位之间还可能相互影响，因此难以快速、准确地将多个送丝嘴调整至所需位置。

3、在完成位置调整后，各送丝嘴的位置通常保持固定，在实际增材制造过程中难以继续调整送丝位置。然而，在不同结构的打印过程中，构件上表面可能出现局部不平整等情况，固定位置的送丝嘴在持续送丝时可能导致丝材与已成形构件发生碰撞，从而影响送丝稳定性及打印过程的连续性。

4、此外，在不同材料、不同结构以及不同工况条件下，适宜的送丝位置和送丝角度可能存在差异，而现有刚性连接结构难以根据实际打印状态对送丝嘴的位置和角度进行实时调节，因而对不同打印工况的适应能力有限。

5、在多丝协同等离子增材制造过程中，由于不同丝材在材料特性、熔点以及成分需求等方面存在差异，还需要根据不同丝材组合对各送丝嘴的位置、角度以及丝材交汇位置进行适应性调整。现有固定式送丝结构难以根据不同丝材组合对送丝状态进行灵活调节，容易出现材料混合不均、高熔点材料熔化不充分或低熔点材料过度熔化甚至挥发等问题，进而影响打印构件的成分均匀性和成形质量。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明旨在提供一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造装置及方法，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

2、一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，包括利用等离子炬系统进行增材制造；

3、等离子炬系统包括等离子炬装置，等离子炬装置上连接有喷嘴，等离子炬装置上连接有四个电动伸缩组件二，电动伸缩组件二活动端上转动连接有电动转座，电动转座上固接有连接件，连接件上转动连接有电动转板，电动转板上固接有电动伸缩组件一，电动伸缩组件一活动端上固接有嘴固定件，嘴固定件上可拆卸连接有送丝嘴；

4、通过电动伸缩组件二活动端的伸缩运动、电动转座在电动伸缩组件二活动端上的转动、电动转板在连接件上的转动、电动伸缩组件一活动端的伸缩运动，从而在增材制造整个过程中对送丝嘴的送丝角度、位置进行调节；

5、增材制造包括以下步骤：

6、当四个送丝嘴上送出的丝材均为同种丝材时，调节四个送丝嘴的角度、位置，使四个送丝嘴的丝材交点靠近熔池，以使丝材成形时直接在熔池内部熔化；

7、当四个送丝嘴上送出的丝材均为不同种丝材时，调节四个送丝嘴的角度、位置，使四个送丝嘴的丝材交点远离熔池，保证四根丝材都熔化后，四种丝材材料的熔滴合并成一个熔滴之后再落入熔池中，保证四种成分均匀混合，提升打印件的成分均匀性；

8、当三个送丝嘴上送出的丝材均为同种丝材、一个送丝嘴上送出的丝材为不同种的改性丝材时：

9、当改性丝材是高熔点材料丝材时，调节四个送丝嘴的角度、位置，使三个送丝嘴的丝材交点靠近熔池，以使丝材成形时直接先在熔池内部熔化为熔融材料，使一个送丝嘴上的改性丝材送出位置高于三个送丝嘴的丝材交点，从而促进高熔点材料丝材熔化、使高熔点材料丝材熔滴后滴入熔池对熔池内的熔融材料起到搅拌作用，有助于成分均匀化；

10、当改性丝材是低熔点材料丝材时，调节四个送丝嘴的角度、位置，使三个送丝嘴的丝材交点远离熔池，使一个送丝嘴上的改性丝材送出位置低于三个送丝嘴的丝材交点，有助于抑制低熔点材料丝材挥发，保持成分稳定性。

11、可选的，所述电动伸缩组件一为第一直线电机。

12、可选的，所述电动伸缩组件二为第二直线电机。

13、可选的，所述电动伸缩组件二活动端内设有第一舵机，第一舵机用于驱动所述电动转座转动。

14、可选的，所述连接件内设有第二舵机，第二舵机用于驱动所述电动转板转动。

15、可选的，所述等离子炬系统还包括监测系统。

16、可选的，所述监测系统包括工业相机。

17、可选的，所述工业相机内设有图像识别模块。

18、可选的，所述等离子炬系统还包括处理器。

19、一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造装置，用于实现所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，包括所述等离子炬系统。

20、本发明具有以下有益效果：

21、本发明通过在等离子炬装置周围设置多个送丝嘴，并利用电动伸缩组件二、电动转座、电动转板以及电动伸缩组件一形成自动调节结构，使送丝嘴能够根据打印需求调整送丝位置、送丝角度以及多个送丝嘴之间的相对位置，无需人工反复拆装调节，提高送丝嘴调节效率和位置精度；同时通过调节送丝嘴与等离子炬装置、熔池之间的相对关系，使送丝过程能够适应不同材料、不同结构以及不同打印工况，提高增材制造过程的稳定性。

22、通过根据丝材类型控制送丝嘴的位置，使多个送丝嘴输出的丝材交点能够根据需求进行调整；当采用同种丝材时，使丝材交点靠近熔池，使丝材直接进入熔池熔化，提高沉积效率；当采用不同种丝材或添加改性丝材时，通过调整不同送丝嘴的位置，使不同材料按照预设方式熔化、混合并进入熔池，其中高熔点材料可促进熔化并增强熔池搅拌效果，低熔点材料可减少过热挥发，从而提高打印件成分均匀性和材料性能稳定性。

1.一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，包括利用等离子炬系统进行增材制造,等离子炬系统包括等离子炬装置（1），等离子炬装置（1）上连接有喷嘴（2），其特征是，等离子炬装置（1）上连接有四个电动伸缩组件二（9），电动伸缩组件二（9）活动端上转动连接有电动转座（8），电动转座（8）上固接有连接件（7），连接件（7）上转动连接有电动转板（6），电动转板（6）上固接有电动伸缩组件一（5），电动伸缩组件一（5）活动端上固接有嘴固定件（4），嘴固定件（4）上可拆卸连接有送丝嘴（3）；

2.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述电动伸缩组件一（5）为第一直线电机。

3.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述电动伸缩组件二（9）为第二直线电机。

4.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述电动伸缩组件二（9）活动端内设有第一舵机，第一舵机用于驱动所述电动转座（8）转动。

5.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述连接件（7）内设有第二舵机，第二舵机用于驱动所述电动转板（6）转动。

6.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述等离子炬系统还包括监测系统。

7.根据权利要求6所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述监测系统包括工业相机。

8.根据权利要求7所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述工业相机内设有图像识别模块。

9.根据权利要求1所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，其特征是，所述等离子炬系统还包括处理器。

10.一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造装置，其特征是，用于实现权利要求1-9任一项所述的一种自动调控送丝的多丝协同等离子增材制造方法，包括所述等离子炬系统。