[發明專利]一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備及加工方法

在審

• 申請號: 201810404415.3
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN109128824A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 侯帥;陳浩甲;明建明
• 申請（專利權）人: 山東雷石智能制造股份有限公司
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00;B23P15/00;B22F3/105
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備，其特征是，包括：

至少一個可在X/Y/Z方向分別運動的主軸，主軸下方設可在A/C方向分別擺動的轉臺；

至少一個可與所述主軸交替工位的激光噴頭，所述激光噴頭與所述主軸通過氣動支架連接；所述主軸上設超聲刀具振動系統；

所述激光噴頭上部設激光測距裝置，側部還設CCD相機，所述激光噴頭內上部設左傾斜第一反射鏡，所述第一反射鏡下方水平設置激光濾鏡，所述激光濾鏡下方設右傾斜第二反射鏡，所述第二發射鏡右側垂向設對稱的第三反射鏡；

光纖激光發生器通過光纖將激光導入所述激光噴頭內，激光線路射入所述第三發射鏡面上，經其反射至所述第二反射鏡上，并通過第二發射鏡將光線反射至所述激光噴頭底端頭口，最終照射至待加工件上；

所述激光測距裝置發出測距光線經所述激光噴頭底端口照射至加工件上,反射光線返回激光測距裝置并獲得距離數值；

工件上熔池的圖像經過所述激光濾鏡濾掉1060-1080nm波段的反射激光，并經過所述第一反射鏡進入CCD相機；

送粉裝置通過管路將所述待加工粉末送入所激光噴頭的頭口處，并均勻噴涂于所述轉臺上的待加工件面上；

所述激光測距裝置和所述CCD相機均通過信息傳輸線路連接動態信息采集反饋系統，并進行激光參數的動態控制；所述動態信息反饋系統通過機床控制系統連接控制；

機床控制系統還控制連接所述主軸、所述轉臺和刀庫，并提供自動化加工中所需儲刀及換刀需求。

2.一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備的增減材加工方法，其特征是，包括：

在增材模塊工作時，氣動元件通過數字信號使氣動支架下降，并且驅動滑枕使主軸沿X方向移動使得激光噴頭成為加工原點，在減材模塊工作時，氣動支架升起，同時恢復主軸刀具的加工原點位置，實現了增減材的交替混合加工；

增材模塊工作時，光纖激光通過光纖激光發生器產生，經過光纖到達激光噴頭，在激光噴頭內經過第三和第二反射鏡反射后到達工件處；同時金屬粉末通過送粉裝置到達激光噴頭噴嘴處，然后被送入激光在工件上形成的熔池里；在這個過程中，通過主軸和轉臺的運動，在工作臺上形成三維金屬結構；

當減材模塊工作時，加工刀具被放置在主軸上，在超聲刀具振動系統的作用下，加工刀具進行沿著Z軸方向的超聲振動并且按照最終產品的尺寸要求對于增材過程中制造的毛坯件進行精加工。

3.根據權利要求1所述的一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備，其特征是：所述激光測距裝置通過激光發射器發射905nm波長紅外光，光線到達熔池表面后反射至接收單元，所述接收單元與激光發射器與熔池成三角關系，當熔池高度變化，反射光角度會發生變化，進而接收單元上成像位置發生位移，該位移量被用來表征激光測距裝置到熔池的距離變化；所述CCD相機捕捉熔池的尺寸變化，當熔池增大時，則通過所述動態信息采集反饋系統降低激光功率，進而調節熔池尺寸至合理范圍。

4.根據權利要求1或3所述的一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備，其特征是，所述氣動支架由氣缸和支架構成，并且氣缸接入0.5MPa壓縮空氣，當接收到程序所發控制信號時，進氣口打開壓縮空氣進入并推動活塞運動，活塞帶動支架已經支架上的激光噴頭進行收起/下放運動。

5.根據權利要求1所述的一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備，其特征是，所述光纖激光發生器利用半導體泵浦源，激發增益光纖產生波長為1070±5nm的激光，該激光通過光纖傳送至加工物件表面。

6.根據權利要求2所述的一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備的增減材加工方法，其特征是，所述激光測距裝置測量其自身到熔池頂端的距離，該距離在整個增材模塊工作過程中設為一個固定值。

7.根據權利要求6所述的一種基于動態參數調整的增減材一體的五軸混合加工設備的增減材加工方法，其特征是，所述中激光測距裝置測量距離大于預設固定值，則通過所述動態信息采集反饋系統降低激光行進速度來提高當前熔覆帶高度。