[發明專利]一種金屬電弧增材制造方法

有效

• 申請號: 201811405276.2
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109262110B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 吳玲瓏;遲科萌;劉欣
• 申請（專利權）人: 南京衍構科技有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種金屬電弧增材制造方法，包括以下步驟：步驟1，對待打印的工件進行建模，根據該工件的材料性能，確定每層增材層高為Hp，用電弧增材切片軟件在Z方向上對零件數模按照層高Hp進行分層切片；步驟2，機器人根據步驟1中的增材路徑代碼執行，進行增材；步驟3，在步驟2增材結束后，通過激光對增材產品表面進行掃描，利用圖像處理算法得到實際增材的高度H，從切片模塊獲取到當前已經增材的層數N，計算h2＝H/N，得到步驟2增材時的每層平均層高，根據實際增材的高度H和平均層高h2，在零件模型高度H的位置重新對模型按照層高h2重新切片，并輸出下N層的增材程序；步驟4，重復步驟2～3直至零件增材完成。

技術領域

本發明涉及一種金屬電弧增材制造方法，尤其涉及一種通過激光跟蹤提升金屬電弧增材制造精度的方法，屬于金屬焊接加工技術領域。

背景技術

電弧增材制造是通過焊接融化并逐層堆積金屬實現工件的成型的制造方法。傳統電弧增材步驟通常是通過切片軟件對零部件的數模進行切片和路徑規劃，并一次性輸出增材程序，在增材過程中并不會對增材程序進行調整。由于焊接過程受諸多因素影響，不同溫度下的層高差異較大，在增材程序固定的情況下，高度方向的誤差就會逐層疊加，并且制造的零件尺寸越大，高度方向誤差越大，然而高度方向的誤差無法通過對增材后的零件進行二次加工而消除，因此傳統電弧增材方式在精度方面存在較大的缺陷。本發明通過線結構光掃描與切片程序分層輸出的方式，對實際的零件高度數據進行采集和反饋，并通過軟件運算，自動對增材程序進行修正，這樣可以避免每層誤差的疊加，大幅提升電弧增材的精度。

對于金屬大型構件的增材制造過程，由于增材層數多，疊加誤差大，現有的電弧增材制造方法無法滿足工件的精度要求。因此一種高精度的金屬電弧增材制造方法的開發很有必要。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度的金屬電弧增材制造方法，該方法對能夠計算得到零件的實際增材高度，并通過該實際增材高度調整后續增材的起始位置和切片分層的層高，從而大大提高金屬電弧增材制造的精度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種金屬電弧增材制造方法，具體包括以下步驟：

步驟1，對待打印的工件進行建模，根據該工件的材料性能，確定每層增材層高為Hp，用電弧增材切片軟件在Z方向上對零件數模按照層高Hp進行分層切片，得到零件模型二維的輪廓圖，使用偏置算法或平行線掃描算法生成增材路徑；初始時零件模型分層切片的依據為工件的材料性能確定下來的層高Hp，例如，對于A材料，增材層高Hp為2mm，對于B材料，增材層高Hp為3mm；

步驟2，機器人根據步驟1中的增材路徑代碼執行，進行增材；增材一層或連續增材N層；

步驟3，在步驟2的增材結束后，通過線激光對增材產品表面進行掃描，利用高度范圍過濾和輪廓過濾得到實際增材的高度H，若步驟2中只增材一層，即N＝1時，在零件模型高度H的位置重新對模型按照層高H重新切片，并輸出下N層的增材程序；若步驟2中連續增材了數層，即N＞1時，從切片模塊獲取到當前已經增材的層數N，計算h2＝H/N，得到步驟2中增材時的每層平均層高，根據實際增材的高度H和平均層高h2，在零件模型高度H的位置重新對模型按照層高h2重新切片，并輸出下N層的增材程序；

步驟4，重復步驟2～3直至零件增材完成。

步驟1中，電弧增材切片軟件對零件數模進行分層切片后，使用偏置算法或平行線掃描算法生成增材路徑，可以設置一次增材一層的增材路徑代碼，也可以設置一次增材N層的增材路徑代碼。

步驟2中，N值根據需要設置，N值越小，增材精度越高，N值越大，增材效率越高。