[發明專利]一種帶溫抹削加工工藝方法及裝置

在審

• 申請號: 201910638600.3
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110434379A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 陳樹君;盧振洋;田宏宇;何智;董海洋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23C3/13
• 分類號: B23C3/13;B23C1/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種帶溫抹削加工工藝方法及裝置，屬冷熱加工復合制造領域。帶溫抹削加工工藝過程是繼絲材焊接增材制造工藝后，為減少被加工件在高低溫間頻繁切換，而導致材料熱應力過大而進行的利用焊接余熱減材銑削的工藝。帶溫減材抹削裝置用于電弧絲材焊接增材薄壁墻體雙側面平整加工，裝置利用雙向齒輪齒條機構調節雙切削刀具中心距，用以控制加工后墻體厚度均勻。反向運動的一對齒條與一調整齒輪配合，分別與各自的伺服電機、聯軸器、夾頭、刀具等部件相連接。旋轉調整手部可以調整裝置中刀頭中心距。為保證運動可靠順利，刀頭部件底部設計有滑軌和滑座形式，對運動的刀頭具有導引作用。

技術領域

本發明涉及一種用于電弧絲材增材復合帶溫減材抹削加工制造的工藝方法，屬冷熱加工復合制造領域，涉及焊接增材和帶溫減材加工制造過程。

背景技術

增材制造技術，是計算機輔助設計與快速成形技術相結合，將材料逐層疊加、沉積成形的零件制造技術。金屬材料的增材制造常以電弧、激光和電子束等高能束為熱源，其原材料一般為絲材或粉材。隨著航空航天、能源動力、國防軍工等關鍵技術領域對金屬零件的性能、精度、制造成本等要求的逐步提高，增材制造這種無模具近凈成形技術成為國內外的研究熱點。該技術具有整體制造周期短，柔性程度高，容易實現數字化、智能化制造等優點。由于熱源不同，增材制造技術在成形精度、沉積效率以及對零件復雜程度敏感性等方面存在較大差異。

電弧絲材增材制造通常以MIG、TIG、PAW等電弧為熱源，將金屬焊絲熔化后按照設定成形路徑進行層層堆敷，直至整個零件近凈成形。與金屬材料其他形式的增材制造工藝過程相比，電弧增材制造具有沉積效率高、材料利用率高、制造成本低、對零件尺寸限制少、零件易于修復等優點。

電弧絲材增減材復合制造技術是一種將產品設計、軟件控制以及增材制造與減材制造相結合的新興技術。因電弧絲材增材制造(簡稱WAAM)在金屬增材制造中具有制備成本低、沉積效率高、材料利用率高而備受推崇等優勢；但又因其熱輸入高、成型精度相對較低而存在一定局限性。那么既能保證成形效率，又可以精確控制傳熱、傳質、傳力的增材復合制造技術被迫切需要。為解決上述缺點，近年來為實現高速高效成形、精確控形控性的多種增減材復合制造方法不斷涌現。對于單壁墻零件，增材后復合減材制造中的切削問題不同于傳統的減材去除加工工藝，考慮其毛坯、易于傳統的減材去除加工，且存在增材余熱及殘余應力變形等因素影響。

本發明通過轉動調節手柄改變雙側銑削刀頭中心距，以保證刀具與被加工表面緊密結合，可以對增材后不同厚度的薄壁墻體雙側面進行平整加工。

本發明工藝方法可以在通過電弧絲材增材制造后的薄壁墻體零件進行雙側面平整加工，該減材過程與絲材增材制造過程按一定時序間隔進行，即通過多機器人協作實現增材-減材-再增材-再減材...的復合制造過程。該方法在增材同時可以改善熔敷層金屬的表面質量，能夠一定程度地控制薄壁墻體的層高與層寬，使零件表面美觀，通過擠壓抹削加工過程具有一定的強度、塑性、韌性等力學性能的改善，提高制造過程的成形穩定性及尺寸成形精度，是一種高質、高效三維成形的新型工藝方法。

發明內容

本發明的目的在于提出一種用于電弧絲材焊接增材制造復合帶溫減材抹削加工工藝方法及裝置。該抹削加工工藝即增材后銑削帶溫切削過程，屬于熱輔助切削，該抹削切削工藝不同于傳統冷加工銑削過程，因加工對象是針對增材后處于半凝固態的金屬材料薄壁墻體，被加工表面較普通鑄造或鍛造毛坯軟，因此該切削刀具沒有鋒利的切削刃，加工過程主要是對材料的擠壓-變形-剝離，其中變形以擠壓后塑性變形為主，縮短了普通冷加工的從彈性變形到塑性變形的過程。在絲材焊接增減材復合制造銑削減材加工過程中，通過轉動調節手柄改變雙側銑削刀頭中心距，以保證刀具與被加工表面緊密結合，可以對增材后不同厚度的薄壁墻體雙側面進行平整加工。