[發明專利]一種增減材精密加工與超精密拋光一體化裝備

在審

• 申請號: 201910203462.6
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109848715A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 梁家昌;鄭震;李濤;彭志學;何凱;王辰偉
• 申請（專利權）人: 蘇州中科先進技術研究院有限公司
• 主分類號: B23P23/06
• 分類號: B23P23/06
• 代理公司: 常州智慧騰達專利代理事務所(普通合伙) 32328
• 代理人: 曹軍

本發明涉及增減材一體化設備，具體涉及一種增減材精密加工與超精密拋光一體化裝備。本發明的一體化裝備，包括3D打印機和精密機床，所述精密機床上安裝有刀具和拋光頭，所述一體化裝備可以采用所述3D打印機進行3D打印、采用精密機床的刀具對所打印的產品進行切削、采用拋光頭對所打印的產品進行拋光，所述3D打印機中設有超快脈沖激光器對形成的打印層之間的界面進行輻照在所述界面處形成連續漸變過渡層。本發明的一體化裝備，通過一個設備即可實現3D打印及對打印后產品的機加工及拋光，實現一機三用，且在同一坐標系中實現3D打印、精密加工和超精細拋光，通過一次裝夾即可，可以避免坐標系變換帶來的誤差。

技術領域

本發明涉及增減材一體化設備，具體涉及一種增減材精密加工與超精密拋光一體化裝備。

背景技術

3D打印、精密機床加工、拋光均為目前機械加工作業中比較常見的加工方式，在日常對工件的加工過程中，時常會需要一種或幾種不同的加工裝置協同作業，加工工序繁瑣，耗時較長，同時不同加工裝置的重復裝夾也加大了零件的誤差，成本昂貴、操作繁瑣，同時也造成了極大的資源浪費。

其中，3D打印是先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體，這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

另外，3D打印技術一般采用大功率連續激光器使打印材料熔融和固化，使晶粒細小、成分均勻、組織致密，所以3D打印制品的綜合力學性能優良，同時材料利用率高、制造速度快，可方便地實現難加工材料，如鈦基合金、鎳基合金以及其它難熔金屬與合金迅速加工成型。但這種大功率連續激光器屬于熱加工，它通過掃描，逐點、逐線、層層打印而使材料熔融并凝固時，由于熱傳導的熱效應所產生的熱應力，使打印的點間、線間與層間的界限與界面上必然產生缺陷甚至導致部分開裂，這是目前3D打印金屬制品時普遍存在的缺點，因此3D打印的金屬制品無法在高溫高壓下使用。開發一種新的增減材一體化設備將具有非常好的應用前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種增減材精密加工與超精密拋光一體化裝備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種增減材精密加工與超精密拋光一體化裝備，包括3D打印機和精密機床，所述精密機床上安裝有刀具和拋光頭，所述一體化裝備可以采用所述3D打印機進行3D打印、采用精密機床的刀具對所打印的產品進行切削、采用拋光頭對所打印的產品進行拋光，所述3D打印機中設有超快脈沖激光器對形成的打印層之間的界面進行輻照在所述界面處形成連續漸變過渡層。

所述超快脈沖激光器能夠跟蹤3D打印中本身存在的大功率連續激光器，對剛打印的點間、線間、層間的界面進行輻照冷加工，在界面處形成連續漸變過渡層，使得點間、線間、層間的原子迅速擴散和重新熔融凝固，來不及發生熱傳導，使得原來熱加工產生的缺陷消失，點間、線間、層間的界面消失，不存在宏觀熱學和力學的突變，進而在高溫和高壓條件下不會有層間、線間、點間的開裂，提高3D打印產品的質量，能夠用來制造航空發動機用的更耐高溫高壓的部件，包括渦輪葉片。

進一步地，所述精密機床為三軸、四軸或五軸聯動的數控精密機床。所述精密機床可以跟蹤3D打印機，邊打印邊對打印部分進行精密加工，實現3D打印后的機械加工功能。

進一步地，所述拋光頭上設有拋光墊用以吸收拋光液。所述拋光墊為多孔拋光墊。所述拋光墊能夠吸收大量拋光液，而且具有極小的熱膨脹系數并極其耐磨。所述拋光液為溶于水的環保堿性螯合物溶液，能夠更快、更有效地對大型異形金屬制品進行超精細拋光，包括航空發動機部件，使它們在高度運動中減少摩擦阻力，延長部件使用壽命并能夠節省燃料。