[發明專利]一種基于放電加工的多功能集成制造系統

有效

• 申請號: 201910089063.1
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109848493B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 顧琳;何國健
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23H5/00
• 分類號: B23H5/00;B23H5/14;B23H11/00;B23K9/04;B23K9/16;B33Y30/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于放電加工的多功能集成制造系統，系統包括機器人(1)、運動控制單元(2)、多功能復合放電電源(4)、工作介質供給回收單元(5)、快換夾持單元(6)和工作臺(11)，其中，運動控制單元(2)與機器人(1)連接，運動控制單元(2)控制機器人(1)的加工進給路徑，快換夾持單元(6)安裝于機器人(1)末端，工件(10)緊固在工作臺(11)上，多功能復合放電電源(4)的正極或負極與工作臺(11)相連，多功能復合放電電源(4)的負極或正極與快換夾持單元(6)相連，工作介質供給回收單元(5)的出口端與快換夾持單元(6)連接，工作介質供給回收單元(5)的入口端與工作臺(11)連接，工作介質供給回收單元(5)為加工過程提供工作介質，其特征在于：系統還包括：

用于放電減材加工的放電加工工具頭(7)；

用于放電增材制造和零件連接的送絲裝置(3)和焊接工具頭(8)；

用于在線檢測的檢測工具頭(9)；

所述放電加工工具頭(7)、焊接工具頭(8)或檢測工具頭(9)根據需要可相互替換的裝夾在所述快換夾持單元(6)上；

放電減材加工功能利用電弧高效加工方法和電火花精密加工方法實現；

放電增材制造功能利用電弧增材成形方法和微細電火花沉積成形方法實現；

零件連接功能利用電弧堆焊方法實現；

在線檢測功能是指利用光學掃描實現零件三維形狀和表面質量的檢測或超聲方法實現加工后零件的探傷檢測。

2.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：在放電加工工具頭(7)和工件(10)之間形成放電加工所需的放電回路，通過配合使用機器人(1)、運動控制單元(2)、多功能復合放電電源(4)、工作介質供給回收單元(5)、快換夾持單元(6)、放電加工工具頭(7)和工作臺(11)，在工件(10)上實現放電減材加工功能。

3.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：送絲裝置(3)將電極絲輸送到快換夾持單元(6)，并最終進入焊接工具頭(8)，在焊接工具頭(8)和工件(10)之間形成放電加工所需的放電回路，通過配合使用機器人(1)、運動控制單元(2)、送絲裝置(3)、多功能復合放電電源(4)、工作介質供給回收單元(5)、快換夾持單元(6)、焊接工具頭(8)和工作臺(11)，實現放電增材制造和零件連接功能。

4.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：通過配合使用機器人(1)、運動控制單元(2)、快換夾持單元(6)、檢測工具頭(9)和工作臺(11)，實現對工件(10)的在線檢測功能。

5.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：所述多功能復合放電電源(4)為放電電流在0.1-1000A范圍內可調、脈寬和脈間在0.1μs-100ms可調的脈沖電源或者直流電源，所述多功能復合放電電源(4)具有5檔電源參數輸出模式，5檔電源參數輸出模式分別用于電弧高效加工、電火花精密加工、電弧增材成形、電弧堆焊、微細電火花沉積成形。

6.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：所述快換夾持單元(6)的尾部配備快速接頭，通過所述快速接頭實現放電加工工具頭(7)、焊接工具頭(8)或檢測工具頭(9)的快速裝夾和替換。

7.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：所述快換夾持單元(6)具有與放電電源(4)、送絲裝置(3)、工作介質供給回收單元(5)連接的接口，通過所述接口的連接，為安裝在快換夾持單元(6)末端的放電加工工具頭(7)或焊接工具頭(8)加載放電電源、電極絲輸送和工作介質的供給。

8.根據權利要求1所述的多功能集成制造系統，其特征在于：所述工作介質供給回收單元(5)供給的工作介質包括水基工作液、油基工作液、空氣、霧介質或焊接保護氣體，所述工作介質的供給壓力范圍為0-10MPa，且在所述工作介質供給回收單元(5)內部設置過濾單元實現工作介質循環過濾。