本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種增材制造機(jī)構(gòu)和增材制造裝置以及增材制造方法。

背景技術(shù)：

增材制造（additivemanufacturing，am）技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除－切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。近二十年來，am技術(shù)取得了快速的發(fā)展，“快速原型制造（rapidprototyping）”、“三維打印(3dprinting)”、“實體自由制造(solidfree-formfabrication)”之類各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。金屬增材制造被譽(yù)為3d打印行業(yè)皇冠上的明珠，可直接制造零件，適合小批量個性化形狀復(fù)雜的產(chǎn)品制造，復(fù)雜模具型腔制造，人體醫(yī)學(xué)定制等等。盡管增材制造有諸多亮點(diǎn)與有點(diǎn)，但是其所生產(chǎn)的零件及部件存在一定的缺陷，其機(jī)械力學(xué)性能無法與普通加工件相媲美。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上述技術(shù)問題，提供了一種增材制造機(jī)構(gòu)和增材制造裝置以及增材制造方法，具體由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種增材制造機(jī)構(gòu)，包括焊槍、箱體以及摩擦鍛造軸，所述焊槍垂直連接于箱體的一側(cè)，該焊槍為同軸熱絲tig焊槍；所述摩擦鍛造軸可轉(zhuǎn)動地垂直連接于所述箱體內(nèi)部并且摩擦鍛造軸的下端穿出所述箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動所述摩擦鍛造軸轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)。

所述的增材制造機(jī)構(gòu)，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述箱體的下部向下延伸形成安裝筒，所述安裝筒內(nèi)縱向分布有若干組推力球軸承，所述摩擦鍛造軸經(jīng)由所述推力球軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述安裝筒內(nèi)。

所述的增材制造機(jī)構(gòu)，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述摩擦鍛造軸位于箱體的上端連接有第一傘齒輪，并且該第一傘齒輪于水平轉(zhuǎn)動設(shè)置于箱體一側(cè)的第二傘齒輪嚙合，所述第一傘齒輪、第二傘齒輪形成所述傳動機(jī)構(gòu)。

所述的增材制造機(jī)構(gòu)，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述箱體的一側(cè)縱向分布有若干橫向延伸的夾持架，所述焊槍經(jīng)過所述夾持架固定設(shè)置于箱體的一側(cè)。

一種增材制造裝置，包括：焊槍、箱體、摩擦鍛造軸、第一移動機(jī)構(gòu)、第二移動機(jī)構(gòu)以及第三移動機(jī)構(gòu)，所述焊槍垂直連接于箱體的一側(cè)，該焊槍為同軸熱絲tig焊槍；所述摩擦鍛造軸可轉(zhuǎn)動地垂直連接于所述箱體內(nèi)部并且摩擦鍛造軸的下端穿出所述箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動所述摩擦鍛造軸轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)；所述第一移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作縱向移動，所述第二移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作橫向移動，所述第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體做豎直移動。

所述的增材制造裝置，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述第一移動機(jī)構(gòu)為龍門架，所述箱體滑動設(shè)置于所述龍門架的下側(cè)；所述第二移動機(jī)構(gòu)為橫向設(shè)置于所述龍門架上的橫向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，該第二移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體沿龍門架橫向滑動；所述第三移動機(jī)構(gòu)為豎向連接于所述龍門架的豎向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，該第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體作豎向移動。

所述的增材制造裝置，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述箱體的下部向下延伸形成安裝筒，所述安裝筒內(nèi)縱向分布有若干組推力球軸承，所述摩擦鍛造軸經(jīng)由所述推力球軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述安裝筒內(nèi)。

所述的增材制造裝置，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述摩擦鍛造軸位于箱體的上端連接有第一傘齒輪，并且該第一傘齒輪于水平轉(zhuǎn)動設(shè)置于箱體一側(cè)的第二傘齒輪嚙合，所述第一傘齒輪、第二傘齒輪形成所述傳動機(jī)構(gòu)。

所述的增材制造裝置，其進(jìn)一步設(shè)計在于，所述箱體的一側(cè)縱向分布有若干橫向延伸的夾持架，所述焊槍經(jīng)過所述夾持架固定設(shè)置于箱體的一側(cè)。

一種增材制造方法，該方法采用一種增材制造裝置，該增材制造裝置包括：焊槍、箱體、摩擦鍛造軸、第一移動機(jī)構(gòu)、第二移動機(jī)構(gòu)以及第三移動機(jī)構(gòu)，所述焊槍垂直連接于箱體的一側(cè)，該焊槍為同軸熱絲tig焊槍；所述摩擦鍛造軸可轉(zhuǎn)動地垂直連接于所述箱體內(nèi)部并且摩擦鍛造軸的下端穿出所述箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動所述摩擦鍛造軸轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)；所述第一移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作縱向移動，所述第二移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作橫向移動，所述第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體做豎直移動；所述增材制造方法具體包括如下步驟：利用第一移動機(jī)構(gòu)、第二移動機(jī)構(gòu)、第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)使裝置靠近工作平臺使得焊槍以及摩擦鍛造軸與工作平臺相對；接通焊槍電源，焊槍（10）與工作平臺之間起弧，送絲機(jī)構(gòu)供給焊絲，同時槍內(nèi)持續(xù)供應(yīng)保護(hù)氣體，焊絲熔融于工作平臺上，在工作平臺的表面完成最初的增材形成金屬構(gòu)件坯料；摩擦鍛造軸在其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下轉(zhuǎn)動，與此同時，整個裝置第三移動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下作豎直向下的運(yùn)動，對金屬構(gòu)件坯料產(chǎn)生擠壓力，實現(xiàn)摩擦鍛造功能。

本發(fā)明的有益效果在于：

在hitig焊槍的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了較高效率的增材制造。解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。改變以往傳統(tǒng)的金屬成型的方式，在加工過程中進(jìn)行摩擦鍛造，對其機(jī)械力學(xué)性能加以改善，并且有效地優(yōu)化了增材制造技術(shù)表面光滑度不高的缺陷?？蛇B續(xù)較長時間工作，能夠加工一些大型復(fù)雜的零件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的增材制造機(jī)構(gòu)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖以及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明：

如圖1所示，該增材制造機(jī)構(gòu)包括焊槍10、箱體2以及摩擦鍛造軸3，所述焊槍垂直連接于箱2體的一側(cè)，該焊槍為同軸熱絲tig焊槍；所述摩擦鍛造軸可轉(zhuǎn)動地垂直連接于所述箱體內(nèi)部并且摩擦鍛造軸的下端穿出所述箱體，所述箱體2內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動所述摩擦鍛造軸轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)。

所述箱體的下部向下延伸形成安裝筒，所述安裝筒內(nèi)縱向分布有若干組推力球軸承1，所述摩擦鍛造軸經(jīng)由所述推力球軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述安裝筒內(nèi)。

所述摩擦鍛造軸位于箱體的上端連接有第一傘齒輪6，并且該第一傘齒輪于水平轉(zhuǎn)動設(shè)置于箱體一側(cè)的第二傘齒輪7嚙合，所述第一傘齒輪、第二傘齒輪形成所述傳動機(jī)構(gòu)。

所述箱體的一側(cè)縱向分布有若干橫向延伸的夾持架9，所述焊槍經(jīng)過所述夾持架固定設(shè)置于箱體的一側(cè)。

本發(fā)明涉及的增材制造裝置只是將前述增材制造機(jī)構(gòu)經(jīng)由第一移動機(jī)構(gòu)、第二移動機(jī)構(gòu)以及第三移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)驅(qū)動，其中，所述第一移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作縱向移動，所述第二移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體在水平面內(nèi)作橫向移動，所述第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體做豎直移動。

具體而言，所述第一移動機(jī)構(gòu)為龍門架，所述箱體滑動設(shè)置于所述龍門架的下側(cè)；所述第二移動機(jī)構(gòu)為橫向設(shè)置于所述龍門架上的橫向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，該第二移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體沿龍門架橫向滑動；所述第三移動機(jī)構(gòu)為豎向連接于所述龍門架的豎向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，該第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述箱體作豎向移動。

采用前述增材制造裝置的增材制造方法如下：

利用第一移動機(jī)構(gòu)、第二移動機(jī)構(gòu)、第三移動機(jī)構(gòu)驅(qū)使裝置靠近工作平臺使得焊槍以及摩擦鍛造軸與工作平臺相對；接通焊槍電源，焊槍10與工作平臺之間起弧，送絲機(jī)構(gòu)供給焊絲，同時槍內(nèi)持續(xù)供應(yīng)保護(hù)氣體，焊絲熔融于工作平臺上，在工作平臺的表面完成最初的增材形成金屬構(gòu)件坯料；摩擦鍛造軸在其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下轉(zhuǎn)動，具體而言，第二傘齒輪7在伺服電機(jī)的驅(qū)動下獲得扭矩，然后將扭矩傳遞給第一傘齒輪6，第一傘齒輪1通過鍵5與摩擦鍛造軸3連接，傳遞其所獲得的扭矩。此時，整個裝置做豎直向下的運(yùn)動，產(chǎn)生擠壓力，實現(xiàn)摩擦鍛造功能。摩擦鍛造軸，通過推力球軸承支承于箱體2內(nèi)。外固箱體上設(shè)有夾持架9用于夾持固定焊槍10。箱體2上還設(shè)有加強(qiáng)筋8，加強(qiáng)殼體的支承性能。

與此同時，整個裝置第三移動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下作豎直向下的運(yùn)動，對金屬構(gòu)件坯料產(chǎn)生擠壓力，實現(xiàn)摩擦鍛造功能。

在摩擦鍛造中會產(chǎn)生大量的熱量，因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需有水冷裝置的配合，傳遞走加工產(chǎn)生的熱量，加裝回收裝置，用來回收冷卻液體，以做到綠色節(jié)約生產(chǎn)。伺服驅(qū)動電機(jī)在控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動各功能部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)精確位移控制。隨著前置的同軸熱絲tig焊槍的堆焊，摩擦鍛造軸在其后實現(xiàn)摩擦鍛造。

結(jié)合運(yùn)用計算機(jī)輔助制造技術(shù)，根據(jù)產(chǎn)品的具體外形尺寸，進(jìn)行數(shù)控編程，來控制該裝置的運(yùn)動軌跡。該裝置在數(shù)字控制的技術(shù)運(yùn)用下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，堆焊之后便對其進(jìn)行摩擦鍛造，實現(xiàn)隨焊摩擦鍛造功能。該裝置還可用于隔絕空氣的設(shè)備中，以免產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)被破壞。