[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

本發明屬于增減材復合制造技術領域，并具體公開了一種機器手?數控機床增減材復合制造系統及方法。所述系統包括機床焊接模塊、機器手焊接模塊、增減材處理模塊以及控制模塊，機床焊接模塊包括數控機床和工作臺，主軸上設置有第一焊槍，工作臺設置在搖籃式轉臺上；機器手焊接模塊包括移動平臺、機器手以及第二焊槍；增減材處理模塊包括線激光傳感器、CCD相機以及銑刀。所述方法包括：根據切片的信息對切片進行區域劃分，對切片進行增材加工和增減材加工，直至完成整個待成形零件的加工。本發明充分利用各機器手以及數控機床的優勢，同時結合切片的精細程度精細區域劃分，解決了增材成形精度低且成形效率不高的問題。

技術領域

本發明屬于增減材復合制造技術領域，更具體地，涉及一種機器手-數控機床增減材復合制造系統及方法。

背景技術

增材制造技術使用電弧、激光、或電子束等高能束，根據三維數據模型，逐層熔化金屬粉材或者絲材，堆積制造出任意復雜形狀的金屬零部件，生產成本低、制造周期短、產品轉化率快。

電弧/等離子弧增材制造技術采用電弧/等離子弧作為熱源，以金屬焊絲作為填充材料，成形零件由電弧/等離子弧，成型件致密性好，力學性能優異。相比激光、電子束增材制造技術，電弧/等離子弧熔絲增材制造成本低、成形尺寸大，因此得以廣泛運用到航空航天、汽車制造、國防、艦船、高鐵、核電等領域。

然而電弧/等離子弧能量密度低，熱流分布可控性差，熱影響區域較大且電弧形態受其運行速度限制較大，由于熱源移動速度不能過快，所以堆焊效率不高且堆焊后表面精度不高。因此需要在增材制造過程中，對區域進行劃分，并進行適當的補充增材和減材制造來提高表面成形精度。

因此，本領域亟需提供一種機器手-數控機床增減材復合制造系統及方法，以期實現根據加工工具的特性對區域進行劃分，并進行適當的補充增材和減材制造來提高表面成形精度。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種機器手-數控機床增減材復合制造系統及方法，其中結合機器手-數控機床自身的特征及增減材復合制造工藝特點，相應設計了一種機器手-數控機床增減材復合制造系統，并對其關鍵組件如機床焊接模塊、機器手焊接模塊、增減材處理模塊以及控制模塊的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的可實現機器手和數控機床同時起弧增材，利用機器手的靈活特性快速進行補焊，數控機床高精銑削加工優勢進行減材，解決了增材成形精度低且成形效率不高的問題，減短零部件生產制造周期，為電弧或等離子弧增材制造技術的廣泛運用提供了可能。同時，本發明在加工過程中還需根據切片的精細程度以及所述機器手與主軸路徑的干涉情況對該層切片進行區域劃分，從而進一步充分利用各機器手以及數控機床的優勢，解決了電弧或等離子弧增材成形精度低且成形效率不高的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，本發明提出了一種機器手-數控機床增減材復合制造系統，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和工作臺，該數控機床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，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、設于所述移動平臺上的機器手以及夾持在所述機器手末端的第二焊槍；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、CCD相機以及銑刀；