[發明專利]一種機器手-數控機床增減材復合制造系統及方法

有效

• 申請號: 201911006135.8
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110744302B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 張海鷗;肖凱;李潤聲;王桂蘭;王廣華;王瑞軍;張印;魏旭民
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00;B23P15/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種機器手-數控機床增減材復合制造系統，其特征在于，包括機床焊接模塊、機器手焊接模塊、增減材處理模塊以及控制模塊，其中，

所述機床焊接模塊包括數控機床(6)和工作臺，該數控機床(6)包括主軸和搖籃式轉臺，所述主軸上設置有可上下移動的第一焊槍(8)，所述工作臺設置在搖籃式轉臺上；所述機器手焊接模塊包括移動平臺(4)、設于所述移動平臺(4)上的機器手(3)以及夾持在所述機器手(3)末端的第二焊槍(1)；所述增減材處理模塊包括設于所述主軸底端的線激光傳感器(12)、CCD相機(13)以及銑刀(7)；

所述控制模塊用于將待成形零件模型進行切片處理，并根據每層切片的精細程度以及所述機器手(3)與主軸路徑的干涉情況對該層切片進行區域劃分，以分別生成所述機器手(3)和主軸的加工區域、加工路徑及加工參數；所述機器手(3)與主軸在獲取所述控制模塊發出的加工指令后，分別控制第二焊槍(1)和第一焊槍(8)開始增材加工，在增材制造過程中，第一焊槍(8)和第二焊槍(1)同時起弧開始增材，將增材區域劃分為獨立區域各自獨立對稱打印，同時，所述線激光傳感器(12)和CCD相機(13)實時采集各區域增材加工的形貌數據，并將該形貌數據傳輸給所述控制模塊，所述控制模塊根據對該形貌數據進行處理，以生成該層切片需要進行補焊和銑削的區域，并根據所述需要進行補焊和銑削的區域對所述機器手(3)和主軸進行增減材路徑及加工參數規劃，進而所述機器手(3)根據該增減材路徑及加工參數控制第二焊槍(1)對該層切片進行補焊加工，所述主軸根據該增減材路徑及加工參數控制銑刀(7)對該層切片進行銑削加工，直至使得該層切片的加工形貌滿足要求，完成該層切片的增減材復合加工，并進入下一層切片的增減材復合加工。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述機床焊接模塊包括主軸焊槍夾具(9)、直線導軌(10)以及主軸焊槍驅動組件，所述主軸焊槍夾具(9)設于所述主軸靠近底端的一個側面上，所述直線導軌(10)設于所述主軸焊槍夾具(9)上，且該直線導軌(10)沿豎直方向布置，相應的，所述第一焊槍(8)上還設有沿該直線導軌(10)運動的滑塊，在所述系統進入增材加工模式時，所述主軸焊槍驅動組件驅動第一焊槍(8)沿所述直線導軌(10)向下運動到指定位置，以進行增材加工，在所述系統進入銑削加工模式時，所述主軸焊槍驅動組件驅動所述第一焊槍(8)沿所述直線導軌(10)向上運動回位。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，在所述系統進入銑削加工模式時，所述主軸根據所述控制模塊發出的指令帶動所述銑刀(7)向下運動至指定的位置，直至完成銑削加工，所述主軸帶動所述銑刀(7)向上運動回位。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述增減材處理模塊還包括紅外熱像儀(2)，用于實時監控加工切片的溫度，并將該溫度實時反饋給所述控制模塊；進一步的，該紅外熱像儀(2)設置于所述移動平臺(4)上；所述增減材處理模塊還包括傳感器夾具(11)，該傳感器夾具(11)設于所述主軸上，用于夾持所述線激光傳感器(12)和CCD相機(13)。

5.根據權利要求1-4任一項所述的系統，其特征在于，所述主軸為三自由度主軸，所述搖籃式轉臺為兩自由度搖籃式轉臺，所述機器手(3)為六自由度機器手，所述主軸與所述移動平臺(4)垂直間隔布置；所述控制模塊包括計算機(5)和與其通信連接的控制器，所述控制器用于接收計算機(5)的信息，并控制所述機床焊接模塊、機器手焊接模塊、增減材處理模塊中的各部分分別協同執行相應任務；所述第一焊槍(8)為電弧焊槍或者等離子弧焊槍，所述第二焊槍(1)為電弧焊槍或者等離子弧焊槍。