本发明涉及增材制造技术领域，尤其为一种增材制造机构和增材制造装置以及增材制造方法。
背景技术：
增材制造（additivemanufacturing，am）技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。近二十年来，am技术取得了快速的发展，“快速原型制造（rapidprototyping）”、“三维打印(3dprinting)”、“实体自由制造(solidfree-formfabrication)”之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。金属增材制造被誉为3d打印行业皇冠上的明珠，可直接制造零件，适合小批量个性化形状复杂的产品制造，复杂模具型腔制造，人体医学定制等等。尽管增材制造有诸多亮点与有点，但是其所生产的零件及部件存在一定的缺陷，其机械力学性能无法与普通加工件相媲美。
技术实现要素：
本发明目的在于解决上述技术问题，提供了一种增材制造机构和增材制造装置以及增材制造方法，具体由以下技术方案实现：
一种增材制造机构，包括焊枪、箱体以及摩擦锻造轴，所述焊枪垂直连接于箱体的一侧，该焊枪为同轴热丝tig焊枪；所述摩擦锻造轴可转动地垂直连接于所述箱体内部并且摩擦锻造轴的下端穿出所述箱体，所述箱体内设置有驱动所述摩擦锻造轴转动的传动机构。
所述的增材制造机构，其进一步设计在于，所述箱体的下部向下延伸形成安装筒，所述安装筒内纵向分布有若干组推力球轴承，所述摩擦锻造轴经由所述推力球轴承转动设置于所述安装筒内。
所述的增材制造机构，其进一步设计在于，所述摩擦锻造轴位于箱体的上端连接有第一伞齿轮，并且该第一伞齿轮于水平转动设置于箱体一侧的第二伞齿轮啮合，所述第一伞齿轮、第二伞齿轮形成所述传动机构。
所述的增材制造机构，其进一步设计在于，所述箱体的一侧纵向分布有若干横向延伸的夹持架，所述焊枪经过所述夹持架固定设置于箱体的一侧。
一种增材制造装置，包括：焊枪、箱体、摩擦锻造轴、第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构，所述焊枪垂直连接于箱体的一侧，该焊枪为同轴热丝tig焊枪；所述摩擦锻造轴可转动地垂直连接于所述箱体内部并且摩擦锻造轴的下端穿出所述箱体，所述箱体内设置有驱动所述摩擦锻造轴转动的传动机构；所述第一移动机构驱动所述箱体在水平面内作纵向移动，所述第二移动机构驱动所述箱体在水平面内作横向移动，所述第三移动机构驱动所述箱体做竖直移动。
所述的增材制造装置，其进一步设计在于，所述第一移动机构为龙门架，所述箱体滑动设置于所述龙门架的下侧；所述第二移动机构为横向设置于所述龙门架上的横向滚珠丝杠机构，该第二移动机构驱动所述箱体沿龙门架横向滑动；所述第三移动机构为竖向连接于所述龙门架的竖向滚珠丝杠机构，该第三移动机构驱动所述箱体作竖向移动。
所述的增材制造装置，其进一步设计在于，所述箱体的下部向下延伸形成安装筒，所述安装筒内纵向分布有若干组推力球轴承，所述摩擦锻造轴经由所述推力球轴承转动设置于所述安装筒内。
所述的增材制造装置，其进一步设计在于，所述摩擦锻造轴位于箱体的上端连接有第一伞齿轮，并且该第一伞齿轮于水平转动设置于箱体一侧的第二伞齿轮啮合，所述第一伞齿轮、第二伞齿轮形成所述传动机构。
所述的增材制造装置，其进一步设计在于，所述箱体的一侧纵向分布有若干横向延伸的夹持架，所述焊枪经过所述夹持架固定设置于箱体的一侧。
一种增材制造方法，该方法采用一种增材制造装置，该增材制造装置包括：焊枪、箱体、摩擦锻造轴、第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构，所述焊枪垂直连接于箱体的一侧，该焊枪为同轴热丝tig焊枪；所述摩擦锻造轴可转动地垂直连接于所述箱体内部并且摩擦锻造轴的下端穿出所述箱体，所述箱体内设置有驱动所述摩擦锻造轴转动的传动机构；所述第一移动机构驱动所述箱体在水平面内作纵向移动，所述第二移动机构驱动所述箱体在水平面内作横向移动，所述第三移动机构驱动所述箱体做竖直移动；所述增材制造方法具体包括如下步骤：利用第一移动机构、第二移动机构、第三移动机构驱使装置靠近工作平台使得焊枪以及摩擦锻造轴与工作平台相对；接通焊枪电源，焊枪（10）与工作平台之间起弧，送丝机构供给焊丝，同时枪内持续供应保护气体，焊丝熔融于工作平台上，在工作平台的表面完成最初的增材形成金属构件坯料；摩擦锻造轴在其驱动机构的作用下转动，与此同时，整个装置第三移动机构的驱动下作竖直向下的运动，对金属构件坯料产生挤压力，实现摩擦锻造功能。
本发明的有益效果在于：
在hitig焊枪的基础上，实现了较高效率的增材制造。解决了许多复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。改变以往传统的金属成型的方式，在加工过程中进行摩擦锻造，对其机械力学性能加以改善，并且有效地优化了增材制造技术表面光滑度不高的缺陷。可连续较长时间工作，能够加工一些大型复杂的零件。
附图说明
图1是本发明的增材制造机构实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图以及实施例对本发明进行进一步说明：
如图1所示，该增材制造机构包括焊枪10、箱体2以及摩擦锻造轴3，所述焊枪垂直连接于箱2体的一侧，该焊枪为同轴热丝tig焊枪；所述摩擦锻造轴可转动地垂直连接于所述箱体内部并且摩擦锻造轴的下端穿出所述箱体，所述箱体2内设置有驱动所述摩擦锻造轴转动的传动机构。
所述箱体的下部向下延伸形成安装筒，所述安装筒内纵向分布有若干组推力球轴承1，所述摩擦锻造轴经由所述推力球轴承转动设置于所述安装筒内。
所述摩擦锻造轴位于箱体的上端连接有第一伞齿轮6，并且该第一伞齿轮于水平转动设置于箱体一侧的第二伞齿轮7啮合，所述第一伞齿轮、第二伞齿轮形成所述传动机构。
所述箱体的一侧纵向分布有若干横向延伸的夹持架9，所述焊枪经过所述夹持架固定设置于箱体的一侧。
本发明涉及的增材制造装置只是将前述增材制造机构经由第一移动机构、第二移动机构以及第三移动机构进行相应驱动，其中，所述第一移动机构驱动所述箱体在水平面内作纵向移动，所述第二移动机构驱动所述箱体在水平面内作横向移动，所述第三移动机构驱动所述箱体做竖直移动。
具体而言，所述第一移动机构为龙门架，所述箱体滑动设置于所述龙门架的下侧；所述第二移动机构为横向设置于所述龙门架上的横向滚珠丝杠机构，该第二移动机构驱动所述箱体沿龙门架横向滑动；所述第三移动机构为竖向连接于所述龙门架的竖向滚珠丝杠机构，该第三移动机构驱动所述箱体作竖向移动。
采用前述增材制造装置的增材制造方法如下：
利用第一移动机构、第二移动机构、第三移动机构驱使装置靠近工作平台使得焊枪以及摩擦锻造轴与工作平台相对；接通焊枪电源，焊枪10与工作平台之间起弧，送丝机构供给焊丝，同时枪内持续供应保护气体，焊丝熔融于工作平台上，在工作平台的表面完成最初的增材形成金属构件坯料；摩擦锻造轴在其驱动机构的作用下转动，具体而言，第二伞齿轮7在伺服电机的驱动下获得扭矩，然后将扭矩传递给第一伞齿轮6，第一伞齿轮1通过键5与摩擦锻造轴3连接，传递其所获得的扭矩。此时，整个装置做竖直向下的运动，产生挤压力，实现摩擦锻造功能。摩擦锻造轴，通过推力球轴承支承于箱体2内。外固箱体上设有夹持架9用于夹持固定焊枪10。箱体2上还设有加强筋8，加强壳体的支承性能。
与此同时，整个装置第三移动机构的驱动下作竖直向下的运动，对金属构件坯料产生挤压力，实现摩擦锻造功能。
在摩擦锻造中会产生大量的热量，因此，在运转过程中需有水冷装置的配合，传递走加工产生的热量，加装回收装置，用来回收冷却液体，以做到绿色节约生产。伺服驱动电机在控制系统的控制下驱动各功能部件的运转，实现精确位移控制。随着前置的同轴热丝tig焊枪的堆焊，摩擦锻造轴在其后实现摩擦锻造。
结合运用计算机辅助制造技术，根据产品的具体外形尺寸，进行数控编程，来控制该装置的运动轨迹。该装置在数字控制的技术运用下，连续运转，堆焊之后便对其进行摩擦锻造，实现随焊摩擦锻造功能。该装置还可用于隔绝空气的设备中，以免产品表面结构被破坏。