一种增材制造气体保护密封装置的制作方法

1.本实用新型涉及传动装置密封技术领域，特别涉及一种增材制造气体保护密封装置。


背景技术：

2.在实际的生产或科学实验中，当增材制造或焊接活性金属时，需要增材制造或焊接部位及其周围空间进行可靠的密封操作，以利用惰性气体环境氛围进行保护。传统上对于自动化连续作业的机床，一般采取整体的密封方式，即将机床的传动系统和加工系统进行整体密封，但该密封方式每次充入气体量较大，且制作该类机床时钣金的需求量大，尤其是在对原有不需要气体氛围参与加工的机床改造为有气体环境参与加工的机床的情况下，目前的解决方法基本将其原有钣金拆除或者在钣金外围做密封舱室，不利于节约成本，更不利于机床的迁移，造成极大浪费。而在复杂零件或者复杂型腔需要“增材
‑
焊接”、“增材
‑
减材”或人
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机等交替进行加工的情况下，现有设备需重新装夹和重新定位，进而影响加工精度，也不具有自动化智能化的连贯性，使该零件无法实现自动化生产和智能化排产，极其限制加工能力与加工效率，无法满足现代化生产标准。本实用新型提出一种增材制造中可以不间断传动系统实现气体保护的密封装置及其密封方法，既可针对加工单元与传动单元进行局部密封，使机床具备活泼金属加工能力，又不打破密封装置内部和外部传动机构的连续性，避免了加工工件的二次装卡和重新定位，可以在整个工件加工过程中实现加工方式与工序的任意切换，从而进行数字化、自动化甚至智能化制造。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了提供一种增材制造气体保护密封装置，用于解决背景技术中存在的问题。
4.一种增材制造气体保护密封装置，包括密封罩、台架、密封门、工作台、一级密封定板、一级密封动板和锥形密封螺纹胶头，所述的台架设置在基板上端，两个滑轨分别平行设置在台架上端；
5.所述的工作台首端固连有一级密封定板，所述的一级密封定板外侧设置有供丝杠轴向穿过的锥形密封螺纹胶头，所述的一级密封定板通过具有限位功能的缓冲部件连接有一级密封动板，所述的一级密封动板外侧设置有第一密封胶条，所述的工作台、一级密封定板和一级密封动板均设置有与滑轨相匹配的第一滑槽，所述的工作台、一级密封定板和一级密封动板均通过第一滑槽滑动连接在滑轨上，所述台架一端设置有电机，所述电机的转动由外部数控系统控制，所述电机的转动轴上连接有丝杠，所述的丝杠依次贯穿工作台、一级密封定板、锥形密封螺纹胶头和一级密封动板后转动连接在台架末端的支座上，所述的工作通过滚珠丝杠螺母滑动连接在丝杠上，所述一级密封动板供丝杠穿过的通孔为锥形孔，当具有限位功能的缓冲部件被压缩时，锥形密封螺纹胶头挤压至锥形孔内将丝杠密封；
6.所述的台架上端设置有由外部数控系统控制的可移动激光熔覆头或者可移动焊
钳，所述的台架一端设置有密封罩，密封罩的开口侧滑动连接有密封门，所述的密封罩上设置有进气口和出气口，所述的一级密封定板外侧下端设置有密封胶体，当具有限位功能的缓冲部件被压缩时，即一级密封动板挤压在密封门上时，密封胶体受到挤压会将位于两个滑轨之间的一级密封动板与工作台之间的间隙封堵。
7.一种增材制造气体保护密封方法，包括如下步骤：
8.步骤一：将工作台运动到位置钳工操作原点；
9.步骤二：将等待增材或焊接的毛坯或工装准确安装在工作台上并保证毛坯或工装运动过程中与密封罩、可移动激光熔覆头或者可移动焊钳不发生干涉；
10.步骤三：将工作台移动到位置密封准备点，为密封门密封做准备；
11.步骤四：将密封门关闭，密封门关闭后将工作台运动至密封原点，一级密封动板上的第一密封胶条与密封门接触挤压，锥形密封螺纹胶头挤压至锥形孔内，对丝杠进行径向密封，气体系统开始通过进气口和出气口工作实现舱内环境气氛营造；
12.步骤五：可移动激光熔覆头或者可移动焊钳按照编辑的程序开始对需要增材或焊接的毛坯加工；
13.步骤六：可移动激光熔覆头或者可移动焊钳对毛坯加工完成后，打开气体系统开始泄压，还原舱内环境氛围与外界相同；
14.步骤七：将工作台移动至密封准备点，使一级密封动板与密封门脱离，为密封门打开做准备；
15.步骤八：密封门打开后，将工作台移动到钳工操作原点；
16.步骤九：对加工后的毛坯加工面进行钳工操作；
17.步骤十：钳工操作完成后重复步骤三～步骤七的工作,如果增材或者焊接结束后还要进行钳工操作，将重复步骤八～步骤九操作，如果不需要继续进行钳工操作将执行步骤八后直接执行步骤十一；
18.步骤十一：待所有工序均全部完成之后，将工作台移动至钳工操作原点进行零件取卸，等待其他零件安装进行加工。
19.本实用新型的有益效果：
20.1.本实用新型可以节约生产时间，提高加工效率，同时由于不需要对加工的零件进行拆卸，使加工零件更加精准，可以一定程度上避免重复定位误差，并且弥补增材加工中可能存在的误差。
21.2.本实用新型可以使需要气体环境的增材工序或焊接工序与钳工工序不需重新装夹的前提下进行交替操作。
22.3.本实用新型的应用，可以使特殊零件的生产达到工序集中目的，提高了智能化程度，更符合现代加工标准，达到了对特殊工艺零件实现量产的要求。
23.4.由于本实用新型只对部分台架进行密封，有效的减少了惰性气体的使用量，节约了成本。
24.5.利用此种结构改造的机床，相比较传统改造机床的方式，不单节约成本及资源，而且改造后的机床更方便迁移。
附图说明
25.图1是本实用新型的立体示意图。
26.图2是图1中a处局部放大示意图。
27.图3是本实用新型的俯视图。
28.图4是图3中d
‑
d处的剖视图。
29.图5是图4中b处局部放大示意图。
30.图6是工作台滑动连接在滑轨上的立体示意图。
31.图7是一级密封定板、一级密封动板和工作台滑动连接在滑轨上的立体示意图。
32.图8是图7中c处的局部放大示意图。
33.图9是一级密封定板、一级密封动板、锥形密封螺纹胶头和具有限位功能的缓冲部件拆分结构示意图。
34.图10是定向内导杆、一级密封预紧弹簧和环形压板连接示意图。
35.图11是工作台、一级密封定板、一级密封动板、缓冲部件和密封胶体连接的结构示意图。
36.图12是图11中e
‑
e处的剖视图。
37.图13是图12中d处的局部放大示意图。
38.图14是钳工操作原点、密封原点和密封准备点的区域分布示意图。
具体实施方式
39.请参阅图1至图14所示，一种增材制造气体保护密封装置，包括密封罩 1、台架2、密封门3、工作台4、一级密封定板5、一级密封动板6和锥形密封螺纹胶头7，所述的台架2设置在基板9上端，两个滑轨20分别平行设置在台架2上端；
40.所述的工作台4首端固连有一级密封定板5，所述的一级密封定板5外侧设置有供丝杠12轴向穿过的锥形密封螺纹胶头7，所述的一级密封定板5通过具有限位功能的缓冲部件8连接有一级密封动板6，所述的一级密封动板6 外侧设置有第一密封胶条60，所述的工作台4、一级密封定板5和一级密封动板6均设置有与滑轨20相匹配的第一滑槽21，所述的工作台4、一级密封定板5和一级密封动板6均通过第一滑槽21滑动连接在滑轨20上，所述台架2一端设置有电机11，所述电机11的转动由外部数控系统控制，所述电机 11的转动轴上连接有丝杠12，所述的丝杠12依次贯穿工作台4、一级密封定板5、锥形密封螺纹胶头7和一级密封动板6后转动连接在台架2末端的支座 22上，所述的工作台4通过滚珠丝杠螺母滑动连接在丝杠12上，所述一级密封动板6供丝杠12穿过的通孔为锥形孔61，当具有限位功能的缓冲部件8被压缩时，锥形密封螺纹胶头7挤压至锥形孔61内将丝杠12密封；
41.所述的台架2上端设置有由外部数控系统控制的可移动激光熔覆头或者可移动焊钳100，所述的台架2一端设置有密封罩1，密封罩1的开口侧滑动连接有密封门3，所述的密封罩1上设置有进气口和出气口，所述的一级密封定板5外侧下端设置有密封胶体50，当具有限位功能的缓冲部件8被压缩时，即一级密封动板6挤压在密封门3上时，密封胶体50受到挤压会将位于两个滑轨20之间的一级密封动板6与工作台4之间的间隙封堵。
42.更进一步而言，所示的具有限位功能的缓冲部件8包括四个定向内导杆 80和四个一级密封预紧弹簧81，所述的一级密封定板5外侧四角处均设置有容纳一级密封预紧弹簧
81和定向内导杆80的空腔，所述的四个定向内导杆 80靠近一级密封定板5侧均设置有环形压板82，所述的定向内导杆80另一端均固连在一级密封动板6上，所述的一级密封预紧弹簧81设置在一级密封定板5与环形压板82之间的空腔内，所述的一级密封动板6内侧两端均设置有沿丝杠12轴向方向设置的滑块62，一级密封定板5两端均设置有与滑块 62相配合的第二滑槽，滑块62滑动连接在第二滑槽内且滑块62末端设置有限位凸起。
43.更进一步而言，所示的锥形密封螺纹胶头7锥尖侧呈径向分布的十字花瓣结构，在锥形密封螺纹胶头7挤压至锥形孔61内时，可进一步提高丝杠12 的密封性能。
44.更进一步而言，所述的一级密封定板5下端通过带加强筋的l型连接板 51与工作台4连接。
45.更进一步而言，所述的一级密封动板6轮廓边缘设置有二级密封定槽63，第一密封胶条60内嵌在二级密封定槽63内部。
46.更进一步而言，所述的密封罩1开口方向两侧沿重力方向相对设置有两个内部嵌有第二密封胶条的u型板10，密封门3滑动连接在两个内部嵌有密封胶条的u型板10之间。
47.更进一步而言，所述两个u型板10之间的工作台4上设置有插接槽40，插接槽40内部设置有第二密封软体，密封门3可沿着u型板10下滑至插接槽40内部与密封软体接触。
48.更进一步而言，所述的密封门3外侧设置有齿条30，步进电机31通过步进电机支座32设置在基板9上，步进电机31的工作端设置有与齿条30相啮合的齿轮33，齿轮33带动密封门3在u型板10内上下滑动。
49.更进一步而言，所述的密封门3上端设置有密封盖板胶体34，当密封门 3底端插接至插接槽40时，密封盖板胶体34可盖合在密封罩1上端，进一步提高密封门3上端与密封罩1之间的密闭性。
50.一种增材制造气体保护密封方法，包括如下步骤：
51.步骤一：将工作台4运动到位置钳工操作原点a；钳工操作原点a可以与零件安装原点重合，钳工操作原点a可以为一个区间也可以为一个点；参阅图14所示；
52.步骤二：将等待增材或焊接的毛坯或工装准确安装在工作台4上并保证毛坯或工装运动过程中与密封罩1、可移动激光熔覆头或者可移动焊钳100不发生干涉；
53.步骤三：将工作台4移动到位置密封准备点c，为密封门3密封做准备；密封准备点c可以为一个区间也可以为一个点；参阅图14所示；
54.步骤四：将密封门3关闭，密封门3关闭后将工作台4运动至密封原点b，一级密封动板6上的第一密封胶条60与密封门3接触挤压，锥形密封螺纹胶头7挤压至锥形孔61内，对丝杠12进行径向密封，气体系统开始通过进气口和出气口工作实现舱内环境气氛营造，气体系统可以为外界气体系统，其目的是将密封罩1内部的空气排出，注入惰性气体；
55.步骤五：可移动激光熔覆头或者可移动焊钳100按照编辑的程序开始对需要增材或焊接的毛坯加工；
56.步骤六：可移动激光熔覆头或者可移动焊钳100对毛坯加工完成后，打开气体系统开始泄压，还原舱内环境氛围与外界相同；
57.步骤七：将工作台4移动至密封准备点c，使一级密封动板6与密封门3 脱离，为密封门3打开做准备；
58.步骤八：密封门3打开后，将工作台4移动到钳工操作原点a；
59.步骤九：对加工后的毛坯加工面进行钳工操作；
60.步骤十：钳工操作完成后重复步骤三～步骤七的工作,如果增材或者焊接结束后还要进行钳工操作，将重复步骤八～步骤九操作，如果不需要继续进行钳工操作将执行步骤八后直接执行步骤十一；
61.步骤十一：待所有工序均全部完成之后，将工作台4移动至钳工操作原点a进行零件取卸，等待其他零件安装进行加工。
62.本实用新型的工作原理：
63.将工作台4运动到位置钳工操作原点a后，将等待增材或焊接的毛坯或工装准确安装在工作台4上，将工作台4移动到位置密封准备点c，控制步进电机31转动，步进电机31带动齿条30运动，进而实现密封门3向下运动，密封门3底端插接至插接槽40，密封门3关闭后将工作台4运动至密封原点 b，一级密封动板6上的第一密封胶条60与密封门3接触挤压，锥形密封螺纹胶头7挤压至锥形孔61内，对丝杠12进行径向密封，气体系统开始通过进气口和出气口工作实现舱内环境气氛营造，气体系统可以为外界气体系统，其目的是将密封罩1内部的空气排出，注入惰性气体，气体系统对密封罩1 内部填充惰性气体为现有技术，惰性气体填充结束后，可移动激光熔覆头或者可移动焊钳100按照编辑的程序开始对需要增材或焊接的毛坯加工，毛坯加工完成后，打开气体系统开始泄压，还原舱内环境氛围与外界相同，需要说明的是，此处的密封后的密封罩1内部气压大于或者等于外界压强均可，填充的目的只是将密封罩1内部气体排出变成惰性气体，将工作台4移动至密封准备点c，使一级密封动板6与密封门3脱离，为密封门3打开做准备，密封门3打开后，将工作台4移动到a位置进行钳工操作或者零件取卸。