[發(fā)明專利]通過材料添加和成形相結(jié)合的加工設(shè)備與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280069006.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN104470678A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 讓-伊夫·阿斯科埃;吉勒斯·卡拉賓;帕斯卡爾·莫尼奧爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南特中央理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P23/04
• 分類號(hào): B23P23/04;B23P15/00;B23K26/21
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王雪;文潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過材料添加和成形相結(jié)合的加工方法與設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備更特別地適合于加工三維外形，或者表面微觀質(zhì)量不能用材料添加加工方法和成形加工方法單獨(dú)加工的零件。在下文中，方法被認(rèn)為與其他的(方法)分別實(shí)行，此時(shí)被制造的零件在機(jī)床空間內(nèi)部重新定位，所述重新定位時(shí)通過更換機(jī)床，或?qū)⒘慵膫鬟f作業(yè)機(jī)床的一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移至另一個(gè)區(qū)域，其中，零件被固定在安裝部或加工托盤，或者，當(dāng)零件安裝在同一機(jī)床上時(shí)，所述機(jī)床的構(gòu)造被顯著地更改，使得由于例如加工頭的更換而使得所述軸原始點(diǎn)或機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能因此發(fā)生改變，或如果機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中保存的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償表被更改，或如果他們保持同樣配置但不再能反映機(jī)床性能。在下文中，“加工階段”因此指在同一零件上實(shí)施的一系列加工操作，而不改變零件的加工站，且不改變加工設(shè)備站的配置以及零件的定位。

在全文中，術(shù)語(yǔ)“加工”指加工動(dòng)作，動(dòng)詞“加工”通常意思指，在工具機(jī)床上將材料或零件進(jìn)行加工。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，不論是通過添加還是通過去除材料的加工方法都為人所熟知。日本專利申請(qǐng)JP-A-2010280173描述了這樣一種設(shè)備和方法，包括，在同一機(jī)床上，添加材料的加工方法和去除材料的加工方法的結(jié)合。在現(xiàn)有技術(shù)中，此方法的實(shí)施使用了兩個(gè)不同加工設(shè)備，所述加工設(shè)備安裝在同一框架上但使用不同位移軸。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，第一組執(zhí)行器用來(lái)設(shè)置一層粉末，并用激光束燒結(jié)該層粉末的一部分，在所述層中，激光束的路徑由鏡子的運(yùn)動(dòng)所決定，第二組執(zhí)行器包括，銑削主軸，其運(yùn)動(dòng)由不同于引導(dǎo)鏡子運(yùn)動(dòng)的軸的數(shù)字控制而控制。這意味著兩臺(tái)不同的機(jī)器共用同一框架。另外，這種現(xiàn)有技術(shù)的材料去除的方法的目的在于，通過這樣來(lái)改進(jìn)執(zhí)行添加加工方法的條件：修改所設(shè)置的材料表面，以便校正表面的幾何形狀并清潔所述表面的所有污染，使其有助于之后的操作中所設(shè)置的材料層的結(jié)合。因此，這種現(xiàn)有技術(shù)的主要目的在于力求保證添加加工制成的零件的材料的牢固性，相對(duì)地，其目的并不特別在于所組合的加工操作的精確度，該精確度在材料添加操作和材料切除操作之間的階段發(fā)生改變時(shí)將不能達(dá)到。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明其目的特別但不僅僅在于，制造如圖1所示的復(fù)雜外形的零件。根據(jù)這個(gè)示例，并不是加以限制地而是示意性地簡(jiǎn)單示出了本發(fā)明解決的技術(shù)問題，待被制造的零件100，包括，剛性平板110，該剛性平板110組成基部，包括在平板中心的銑孔115和在所述銑孔115上定中心的復(fù)雜錐形形狀的中空延長(zhǎng)部120，其可以由材料添加得到。所述零件100的整體的制造具有與表面狀態(tài)相關(guān)的限制，在外形復(fù)雜的延長(zhǎng)部120的外側(cè)部和內(nèi)側(cè)部的二者上，例如，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO?4287的粗糙度Ra為1.6μm(10^-6米)。另外，所述的零件也根據(jù)幾何形狀的限制來(lái)實(shí)現(xiàn)，如板的銑孔115和在所述板處的圓錐形延長(zhǎng)部120之間的同心度公差，以及延長(zhǎng)部120的壁的厚度公差(e)。例如這些公差為0.05mm。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的方法，具有實(shí)現(xiàn)的限制的該零件100不能僅通過一次定位而制造，這樣，獲得希望的精度非常困難并且與大批量的制造難以兼容。

下文中，術(shù)語(yǔ)“基部”指零件初始材料，通過使用添加加工的方法在其上設(shè)置材料，其中，設(shè)置的材料能夠與基部材料性質(zhì)相同或性質(zhì)不同。

圖1所示出的通過僅一次定位而制造的零件100，不論是添加加工操作，還是在涉及去除材料的加工操作，或者燒蝕加工，都需要用到一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，甚至兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通常，這種零件需由零件與工具之間至少有五個(gè)位移軸的機(jī)床所制造，這五個(gè)軸包括，三個(gè)正交平移，和兩個(gè)正交軸向的旋轉(zhuǎn)。這種零件的制造需要連續(xù)地使用五個(gè)軸，也就是說加工工具應(yīng)該相對(duì)加工表面持續(xù)地定向。現(xiàn)有技術(shù)中，五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)有很多種并且是公知的。為了使加工程序能在不同機(jī)床配置之間的具有一定程度的可攜帶性，根據(jù)一種廣泛熟知的方法，編程通過描述工具的活動(dòng)部分的端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了在機(jī)床上執(zhí)行所述程序，每個(gè)刀具都與“校驗(yàn)尺”相關(guān)聯(lián)，即當(dāng)工具安裝在所述機(jī)床主軸上時(shí)，在機(jī)床參考系中，定義所述工具的活動(dòng)部分的位置的數(shù)值文件。該校驗(yàn)尺文件集成在機(jī)床的控制系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中保存的動(dòng)態(tài)工作表中，其中，所述工作表將編程的位移命令轉(zhuǎn)換為機(jī)動(dòng)化軸的位移的形式，其目的在于獲得想要的路徑。因此，特別地由于機(jī)床的結(jié)構(gòu)是平行的，簡(jiǎn)單的位移，例如平移，而導(dǎo)致根據(jù)結(jié)構(gòu)而操縱五個(gè)機(jī)動(dòng)化軸或甚至更多的移動(dòng)。