[發(fā)明專利]一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810106494.X
• 申請(qǐng)日: 2018-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN108161009A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余劍武;張亞飛;羅紅;仝瑞慶;陸岳托
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B24B19/00;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y50/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于增減材復(fù)合制造領(lǐng)域，具體涉及一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置。本裝置由激光熔覆頭、激光熔覆頭Z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、微細(xì)砂輪、回轉(zhuǎn)B軸、磨削頭Z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、床身、成形零件、第一供粉箱、粉末回收箱、粉末除塵機(jī)、基板、升降臺(tái)、Y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、X向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)床底座、成形腔室、保護(hù)氣源、粉末回收箱、鋪粉輪、第二供粉箱、控制柜、機(jī)床防護(hù)罩等組成。在一種裝置上集成增材制造和減材制造兩種加工方法，進(jìn)行原位復(fù)合制造，既能克服單純的增材制造技術(shù)在尺寸精度和表面質(zhì)量等方面的缺陷，也可以克服磨削加工對(duì)零部件復(fù)雜程度等方面的制約，有望實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜金屬零件的高效精密激光增材制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增減材復(fù)合制造領(lǐng)域，具體涉及一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置。

背景技術(shù)

(1)選區(qū)激光熔覆技術(shù)(SLM)屬于增材制造，與傳統(tǒng)的材料去除和受迫變形加工方式相比，能夠制造任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)、近乎致密的金屬零件，適用于制造帶內(nèi)流道、內(nèi)型腔、多孔、薄壁件等復(fù)雜扭曲曲面和異形封閉型腔的零件，有很好的應(yīng)用前景。經(jīng)激光熔覆后的金屬零件存在表面粗糙度過大，成形精度較低，成形后的零件內(nèi)腔、異形孔、復(fù)雜曲面容易形成加工死角和盲區(qū)，無法進(jìn)行后續(xù)加工或處理，不但影響金屬零件的成形精度和使用性能，而且限制了選區(qū)激光熔覆方法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

(2)為了充分利用增材制造的優(yōu)點(diǎn)，避免其缺點(diǎn)，將增材制造技術(shù)與減材制造技術(shù)相結(jié)合的增減材復(fù)合制造已經(jīng)引起人們的重視。磨削作為現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)重要的精密加工工藝方法，具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、柔性好等優(yōu)點(diǎn)，是加工高精度零件必不可少的終端工序。與其他切削加工方式相比，磨削加工可以獲得較高的加工精度和很小的表面粗糙度值。

(3)本發(fā)明采用一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置，對(duì)于基于分層制造的增材制造方法來說，可以在其分層成形的基礎(chǔ)上進(jìn)行原位復(fù)合磨削成形層的內(nèi)外表面，不但可以改善成形零件的精度和表面粗糙度，而且與選區(qū)激光熔覆方法結(jié)合在一起，可制造很復(fù)雜的金屬零件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置，利用選區(qū)激光熔覆，實(shí)現(xiàn)金屬零件的分層增材制造，然后利用磨削方法，實(shí)現(xiàn)熔覆成形層內(nèi)外表面的原位磨削，該裝置復(fù)合兩種制造方法，實(shí)現(xiàn)金屬零件的原位增減材制造，不但可以制造很復(fù)雜的金屬零件，而且能保證成形零件的尺寸精度和表面粗糙度，可克服現(xiàn)有激光熔覆技術(shù)加工金屬零件的質(zhì)量不足。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案：

提供一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置，裝置由激光熔覆頭、激光熔覆頭Z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、微細(xì)砂輪、回轉(zhuǎn)B軸、磨削頭Z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、床身、成形零件、第一供粉箱、粉末回收箱、粉末除塵機(jī)、基板、升降臺(tái)、Y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、X向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)床底座、成形腔室、保護(hù)氣源、粉末回收箱、鋪粉輪、第二供粉箱、控制柜、機(jī)床防護(hù)罩等組成。

其工作流程如下：

(1)建立實(shí)體零件的幾何模型，控制系統(tǒng)規(guī)劃選區(qū)激光熔覆成形的掃描路徑。

(2)對(duì)成形腔室充入保護(hù)氣體，利用粉末攤鋪系統(tǒng)在成形區(qū)域鋪覆一層粉末，利用選區(qū)激光快速成形的激光掃描熔覆待成形層未料，進(jìn)行零件該層的結(jié)構(gòu)成形。

(3)控制系統(tǒng)識(shí)別需要施加磨削加工的已成形層部位，結(jié)合實(shí)體零件的幾何模型，規(guī)劃并生成原位磨削加工的磨削路徑。

(4)利用磨削減材系統(tǒng)利對(duì)選區(qū)激光熔覆成形層進(jìn)行原位磨削，在增材制造成形層基礎(chǔ)上磨削去除成形層內(nèi)外表面余量，改善該熔覆層的表面粗糙度及幾何精度。

(5)將成形基板降低一層粉末厚度，重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)直至獲得最終的三維實(shí)體零件。

本發(fā)明所提供的一種選區(qū)激光熔覆與磨削原位復(fù)合制造裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要特點(diǎn)和效果在于：