[發明專利]一種增減材復合成型設備及加工方法

在審

• 申請號: 201810367479.0
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108380878A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李游;馬敬奇;周廣兵;曠雅勝;王楠;胡小虎
• 申請（專利權）人: 廣東大族粵銘激光集團股份有限公司;廣東省智能制造研究所;東莞華科京隆成形裝備科技有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B23P23/00;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種增減材復合成型設備及加工方法，包括機箱，機箱內設有工作臺，工作臺底面設有XY軸移動機構，所述機箱內設有主軸，該主軸與驅動器連接，主軸的左側裝設有減材成型工具庫，主軸的右側裝設有增材成型工具庫和送粉激光噴頭，主軸下端裝設有工作頭，送粉激光噴頭通過激光光纖與激光器連接，送粉激光噴頭通過送粉管與送粉器連接，激光送粉器通過管路與保護氣供給裝置連接，保護氣供給裝置通過氣管與送粉激光噴頭連接。本發明提高了快速成型加工和切削加工的效率，提升加工質量。

技術領域

本發明涉及一種增減材復合成型設備及加工方法。

背景技術

激光熔融快速成形技術保留了傳統 3D 打印可實現柔性設計和制造、減少產品研發制造的成本以及周期、可一次成形復雜結構零件等一系列優勢。同時，與其它金屬零件3D打印技術相比，激光熔融快速成形技術所成形零件的尺寸更大，成形速度更快，粉末利用率更高。但采用激光熔融成形技術加工時，在零件表面流淌有一層質地致密、堅硬的不規則外層面， 零件表面存在明顯的臺階效應， 平整度與光潔度不高，生成的金屬制件由于很難再進行后處理，致使所獲得的零件產品在精度和表面質量上存在較大的問題，從而嚴重影響了該 3D 打印技術在精密零件制造產業上的廣泛推廣和應用。

目前市場上主流的激光噴頭多采用的是多路同軸光外送粉，采用了多層粉路環狀包圍激光束的結構，在激光快速成形中，粉末的入光路線為斜拋運動路線，金屬粉末斜拋進入激光熔池，粉斑會聚較大，且不易保持原位，限制了其在零件制造過程中精度的進一步提高。同時，多路同軸粉末不能夠完全消除方向性問題，激光掃描軌跡方向的變化時，粉末熔覆量會有所變化，導致所形成的金屬零件的厚度和高度波動較大，難以保證均勻一致，這種波動在后續的堆積中不能夠被消除，形成誤差的積累。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種增減材復合成型設備和方法，提高了快速成型加工和切削加工的效率，提升加工質量。為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種增減材復合成型設備，包括機箱，機箱內設有工作臺，工作臺底面設有XY軸移動機構，所述機箱內設有主軸，該主軸與驅動器連接，主軸的左側裝設有減材成型工具庫，主軸的右側裝設有增材成型工具庫和送粉激光噴頭，主軸下端裝設有工作頭，送粉激光噴頭通過激光光纖與激光器連接，送粉激光噴頭通過送粉管與送粉器連接，激光送粉器通過管路與保護氣供給裝置連接，保護氣供給裝置通過氣管與送粉激光噴頭連接。

所述激光器還通過管路與冷水機連接，冷水機通過冷水管與送粉激光噴頭連接。

所述送粉激光噴頭是一種反射式中空激光光內送粉激光噴頭，該送粉激光噴頭內設置噴氣管和出粉管，該噴氣管、出粉管和送粉激光噴頭同軸設置。

所述減材成型工具庫通過連接裝置與主軸后側的立柱連接，減材成型工具庫可為斗笠式或傘型式；增材成型工具庫通過連接裝置與主軸后側的立柱連接，增材成型工具庫可為斗笠式或傘型式。

一種增減材復合成型設備的加工方法，包括以下步驟：

S1，先進行增材操作，將送粉激光噴頭裝配在主軸的工作頭上，工作臺按照加工指令運動，送粉激光噴頭同軸輸出金屬粉末、激光束和保護氣，隨著工作臺的移動在工作臺上進行熔敷；

S2,熔敷完一層后，主軸向上抬升至設定高度，工作臺按照加工指令繼續運動，重復進行熔敷操作形成疊層，逐層疊加造型使疊層厚度達到切削刀具的有效刃長；

S3,主軸向上抬升至預設安全高度，進行送粉激光噴頭與切削刀具的切換，從減材工具庫中抓取切削刀具裝配到主軸的工作頭上，利用切削刀具對疊層側面進行切削加工；

S4,反復進行熔敷、疊層造型和高速切削加工；

S5,最終形成具有精密加工表面的立體形狀造型。