[發(fā)明專利]將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備及加工方法

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• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107127583A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 白倩;張璧;楊秀軒
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 高永德,李洪福

1.一種將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備，其特征在于所述的設備包括：刀具(1)、刀庫(2)、主軸(3)、激光發(fā)生器(4)、送粉裝置(5)、床身、噴嘴托架(6)、基板(8)、工作臺(9)和熔覆噴頭(10)和超聲切削裝置；所述的主軸(3)裝于床身上部，增材制造時主軸(3)下部安裝熔覆噴頭(10)，減材加工時主軸(3)的下部裝有刀具(1)，在主軸(3)與刀具(1)之間裝有超聲切削裝置；在主軸(3)的下方床身上裝有可繞水平軸線和豎直軸線旋轉(zhuǎn)的搖籃式工作臺(9)；工作臺(9)上安裝有基板(8)，基板(8)上裝有增減材制造的工件(7)；噴嘴托架(6)裝于床身上，位于主軸(3)工作臺(9)的一側(cè)，噴嘴托架(6)用于放置熔覆噴頭(10)，熔覆噴頭(10)與外部的激光發(fā)生器(4)和送粉裝置(5)相連接；工作臺(9)的另一側(cè)裝有刀庫(2)，刀具(1)裝于刀庫(2)內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備，其特征在于所述的床身上部在X、Y、Z三個方向均設置有滑動導軌，主軸(3)可沿滑動導軌滑動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備，其特征在于所述的超聲切削裝置包括：超聲發(fā)生器(11)、超聲換能器(12)和變幅桿(13)；超聲發(fā)生器(11)裝于主軸(3)上；減材加工過程中，超聲換能器(12)與變幅桿(13)和刀具(1)裝于一體，一同裝于主軸(3)的下部。

4.權(quán)利要求1所述將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法為：

A、增材制造：主軸(3)由噴嘴托架(6)上取下熔覆噴頭(10)，利用高能束與CAD/CAM技術(shù)相結(jié)合，在熔覆噴頭(10)處將粉料熔化，并在基板(8)上按照設定的掃描路徑進行一定層數(shù)的增材制造工件(7)，增材一定層數(shù)后，通過控制系統(tǒng)控制噴嘴托架(6)將熔覆噴頭(10)卸下；

B、減材加工：將刀具(1)由刀庫(2)中取出安裝在主軸(3)上，主軸(3)沿床身上部X、Y、Z三個方向的滑動導軌滑動，通過超聲切削裝置配合刀具(1)采用超聲切削的方式對工件(7)進行減材加工；減材加工結(jié)束，取下刀具(1)放入刀庫(2)中；

C、循環(huán)加工：循環(huán)重復上述A、B步驟，直至完成整個工件(7)的加工。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的增材制造材料為金屬或陶瓷，材料形狀為粉粒或絲狀；增材過程為送粉式；增材層數(shù)為單層或多層。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的高能束包括：激光束、電子束、電弧或離子束。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的超聲切削的形式可以是一維振動、二維(橢圓)振動或三維振動；超聲振動頻率可以根據(jù)切削參數(shù)、工件材料和零件實時溫度等進行調(diào)整。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的超聲切削可以施加在刀具上也可以施加在工件上。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的超聲切削的切削方式為車削、銑削或磨削。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將超聲切削應用于送粉式增減材復合制造中的設備的加工方法，其特征在于：所述的刀具(1)為硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、PCD刀具或CBN刀具。