[發明專利]一種非平整面高精度激光增材成形方法

有效

• 申請號: 201711313231.8
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108098146B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王克鴻;彭雪;周琦;彭勇;許華銀;唐燕生;錢美霞;吳成成
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/348;B33Y10/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

1.一種非平整面高精度激光增材成形方法，其特征在于，包括具體步驟如下：

采用電弧熱源按照計算機模擬的三維模型進行增材成型；

激光位移傳感器分別與控制器、機器人焊接系統相連，并通過絲桿帶動來回掃描；

驅動激光位移傳感器掃描增材成型件的表面輪廓，通過傳感器的測量值之間的偏差，計算出工件表面平整度Ra；

將得到的平整度輸入到已模型化的控制器中，控制器根據預先輸入的理想化數據重建零件表面模型，并與原始工件的表面平整度Ra₀比較，得出前后兩表面不同區域之間的差值Δ=Ra- Ra₀，并將差值作為零件表面各個區域的修復參數，并進行如下操作：

激光器進入準備模式，準備進行激光修復；控制器將工件表面各個區域的修復參數自動反饋給機器人控制柜，從而使機器人控制柜驅動焊接系統，根據平整度差值分布，在工件表面的不同區域施加與修復參數對應的不同能量、頻率的激光熱源；

修復結束后，再次驅動激光位移傳感器掃描表面輪廓，確定修補后的工件是否符合實際要求的平整度標準，若不達標，則進行再次修補，直到修補達標為止；

所述根據平整度差值分布，在工件表面的不同區域施加與修復參數對應的不同能量、頻率的激光熱源，具體操作如下：由于激光焊接中存在激光能量密度閾值為105W/cm²，所以當反饋平整度差值超過1mm時，設置焊接系統中的激光功率大于此閾值，達到較大熔深，且焊接速度較快；當反饋平整度差值低于1mm時，設置焊接系統中的激光功率小于此閾值，熔深較小，焊接速度慢，即達到合理修補的目的；

所述的計算出工件表面平整度通過如下步驟實現：激光位移傳感器內半導體激光發射源發出一束平行激光，平行激光束射在工件表面上，經反射后的激光通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，利用三角測量法獲得精確的表面平整度數據。

2.根據權利要求1所述的非平整面高精度激光增材成形方法，其特征在于，所述控制器采用抗干擾能力強、工作穩定可靠、連續工作時間長的工業控制計算機，改良過的控制器中存在大量輸入的平整度參數以及對應的零件模型，這些數據都是根據所需增材成型件的精度要求合理設計的；并且利用工業控制計算機中的建模功能重建合理化模型。

3.根據權利要求1所述的非平整面高精度激光增材成形方法，其特征在于：所述確定修補后的工件是否符合實際要求的平整度標準：修補后的工件表面平整度標準Ra0.05mm。

4.根據權利要求1所述的非平整面高精度激光增材成形方法，其特征在于：控制器根據預先輸入的理想化數據具體為增材件尺寸數據：長度，高度，寬度，精度。