一种增减材复合加工设备及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106425490A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610802086.9(22)申请日2016.09.05(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人史玉升张李超余圣甫杨秀芝华文林(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人周磊(51)Int.Cl.B23P23/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种增减材复合加工设备及其应用(57)摘要本发明公开了一种增减材复合加工设备，包括在线金属弧焊增材制造装置和数控多轴联动加工装置，所述在线金属弧焊增材制造装置包括焊接机器人和焊机系统，所述焊机系统安装在所述焊接机器人；所述多轴联动加工系统包括三维测量装置和多轴联动精密加工系统，所述三维测量装置用于测量零件的轮廓信息并发送给计算机，计算机通过接收的轮廓信息获得零件的实际轮廓，再与理论三维模型进行比较得到误差，所述多轴联动精密加工系统用于对零件实施减材加工，以使实际轮廓与理论三维模型的所述误差控制在设定范围内。本发明能够解决现有精密加工方法难以自动加工形状复杂，能够充分发挥电弧增材制造效率高，能耗低，环境适应强的优点。CN106425490ACN106425490A权利要求书1/1页1.一种增减材复合加工设备，其特征在于，包括在线金属弧焊增材制造装置和数控多轴联动加工装置，其中，所述在线金属弧焊增材制造装置包括焊接机器人和焊机系统，所述焊机系统安装在所述焊接机器人，以用于实施增材加工；所述多轴联动加工系统包括三维测量装置和多轴联动精密加工系统，所述三维测量装置用于测量零件的轮廓信息并发送给计算机，计算机通过接收的轮廓信息获得零件的实际轮廓，再与理论三维模型进行比较得到误差，所述多轴联动精密加工系统用于对零件实施减材加工，以使实际轮廓与理论三维模型的所述误差控制在设定范围内。2.根据权利要求1所述的一种增减材复合加工设备，其特征在于，还包括热处理装置，所述热处理装置包括水冷箱及放置在所述水冷箱内的垫板，所述水冷箱固定安装在升降工作台上，所述垫板用于承接增材加工形成的零件，所述垫板通过冷却铜块安装在所述水冷箱内，所述冷却铜块内设置有循环水路，以用于冷却零件，并且所述水冷箱上设置有与所述循环水路连通的进水口和出水口，所述垫板上设置有温控系统，以用于检测所述垫板上的温度并传送给计算机，以让计算机控制所述循环水路的开闭。3.一种利用权利要求1～2中任一所述的增减材复合加工设备进行加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于零件破损处3D形貌特征及模型加工信息的自由曲面工艺规划算法，采用曲面加工路径方式以避免热量积累，获取待加工零件的CAD模型，基于曲面分层切片方法将CAD模型从最底层一直分层到最顶层，以生成零件增材加工路径；(2)根据实体的切片轮廓及该轮廓位置的三角形外法矢方向，按照磨头刀位点处必须与该三角形面片相切的原则获得该位置的多轴联动精密加工系统的切削头的工作的位置参数及局部机加工轨迹，并将各个局部机加工轨迹连结，以生成零件轮廓的机加工路径；(3)根据步骤(1)中生成的零件增材加工路径，驱动焊接机器人和焊机系统按照切片路径行走的同时，熔化金属丝，金属熔滴沉积成一层；将电弧熔化后的金属丝熔滴进行自然冷却，以形成实体毛坯；(4)根据步骤(2)中生成的零件轮廓的机加工路径，驱动多轴联动精密加工系统的刀具运动，并在三维测量装置的配合下，对步骤(3)生成的实体毛坯的轮廓进行精加工；(5)在精加工完毕后，升降工作台带动实体毛坯下降一层的高度；(6)重复步骤(3)至(5)，直至加工出整个零件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对待加工零件中包括悬臂和裙边特征在内的结构，加入预成形填充块，并将上述打印路径转变为机器人离线编程语言程序，以驱动焊接机器人的喷头移动。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在零件的成形过程中，零件位于水冷箱内，水冷箱内的水路保持畅通，用以对零件降温，水冷箱根据零件的热处理需要与否，通过控制水位对零件进行水冷处理。2CN106425490A说明书1/4页一种增减材复合加工设备及其应用技术领域[0001]本发明属于电弧加工技术领域，更具体地，涉及一种增减材复合加工设备及其应用。背景技术[0002]电弧增材制造技术(WireAdditiveManufacture,WAAM)是采用电弧作为热源，将金属丝材熔化逐层沉积从而制造出接近产品设计尺寸要求的三维金属胚件，再辅以少量机械加工最终达到产品尺寸设计要求的一种快速制造方法。它具有沉积效率高、成本低等特点,能实现高性能高温合金、钛合金、铝合金和高强钢等大型复杂结构件的快速制造。