一种电弧增材与铣削复合加工方法及其产品.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CN106002277A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610353372.1(22)申请日2016.05.25(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)发明人高亮樊建勋李新宇夏然飞闫峘宇刘文洁(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智(51)Int.Cl.B23P23/04(2006.01)B23K9/04(2006.01)B23C3/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种电弧增材与铣削复合加工方法及其产品(57)摘要本发明公开了一种电弧增材与铣削复合加工的方法，包括：(1)将需要加工零件的STL三维模型进行分层切片及路径规划，生成相应的G代码，然后导入至电弧增材和铣削加工复合装置中进行加工；(2)控制焊枪的开关，氩气的开关以及复合装置的运动，来进行电弧增材制造；(3)当使用焊枪堆积达到需要铣削加工的阈值时，暂停电弧增材加工，同时G代码控制焊枪相对于铣刀抬高，成形件移动至铣刀下方进行轮廓和顶面的铣削加工；(4)如果加工满足结束条件，结束加工，获得加工零件；否则转到步骤(2)，循环执行。本发明还公开了相应的产品。本发明可以使得电弧增材与铣削复合加工能够有效融合，加工效率高，加工零件的精度以及形貌尺寸控制更好。CN106002277ACN106002277A权利要求书1/1页1.一种电弧增材与铣削复合加工的方法，其包括如下步骤：(1)将需要加工零件的三维模型进行分层切片及路径规划，生成相应的G代码，然后将G代码导入至电弧增材和铣削加工复合装置中进行加工；(2)通过导入的G代码控制焊枪的开关，保护气的开关以及复合装置的运动，进行电弧增材制造；(3)在使用焊枪堆积达到需要铣削加工的阈值时，暂停电弧增材加工，同时G代码控制焊枪相对于铣刀抬高，工件被移动至铣刀下方进行轮廓和顶面的铣削加工，以改善其表面精度和形貌尺寸；(4)如果加工满足结束条件，结束加工，获得加工零件；否则转到步骤(2)，循环执行。2.根据权利要求1所述的一种电弧增材与铣削复合加工的方法，其中，所述阈值通过如下过程获得：首先得出单条焊道的尺寸形态与焊接参数之间存在的关系，利用实验得到的尺寸形态数据对单道焊缝进行建模，得到焊接参数与模型之间的关系；然后，经过模型与单道焊缝的对比，从而确定单道抛物线模型；之后，将单道抛物线模型进行等间距排列，各焊道之间通过圆弧进行连接，通过所述单道抛物线模型的函数方程及其与圆弧之间的几何关系，得到道间距P，层厚T与焊接参数之间的关系；根据所选用的焊接参数，进行计算得出所述单道抛物线模型的层厚，即为所述阈值。3.根据权利要求2所述的一种电弧增材与铣削复合加工的方法，其中，所述单条焊道的尺寸形态包括熔宽和熔高。4.根据权利要求2或3所述的一种电弧增材与铣削复合加工的方法，其中，所述焊接参数包括焊接速度、送丝速度和焊接电压。5.利用权利要求1-4中任一项所述的电弧增材与铣削复合加工的方法所制备的工件。2CN106002277A说明书1/5页一种电弧增材与铣削复合加工方法及其产品技术领域[0001]本发明属于电弧增材制造技术领域，更具体地，涉及一种电弧增材与铣削复合加工方法及其产品。背景技术[0002]电弧增材制造技术是采用电弧熔丝工艺进行金属零件3D成形的工艺过程(WireArcAdditiveManufacturing，WAAM)，即采用氩弧焊电弧作为热源，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。与其它金属增材制造技术相比较，电弧增材制造技术具有设备投资少、制造效率高、设备运行稳定、运行成本低(电-电弧转换率85％以上，对激光而言，电-光转换率小于10％)等优点。然而电弧增材制造技术普遍存在加工精度不足的问题，若不进行后续机加工，很难保证其尺寸精度达到预期目标。[0003]为了克服上述的缺陷，现有技术中出现了一种在电弧增材制造中融合数控铣削的解决方案，例如专利文献CN105414981A中公开的一种方案，其包括电弧增材单元和铣削加工单元，所述铣削加工单元包括铣削加工头，所述铣削加工单元和所述电弧增材单元相连接，电弧增材单元包括焊枪、支撑板、滑块、固定槽、固定板、步进电机以及丝杠，焊枪一端与滑块固定，焊枪另一端穿过支撑板的通孔，支撑板与步进电机相固定，固定板也与步进电机相固定，固定槽与固定板相固定，步进电机的输出轴连接有丝杠，丝杠穿过滑块上开设的螺纹通孔。该装置将铣削加工单元结合至电弧增材单元上，进而一次性进行增材制造和切削复合加工，实现对加工零件的形貌尺寸进行控制，使工件的加工精确满足使用要求。[0004]但是，尽管该方案中披