[發(fā)明專利]一種電弧熔絲增材制造路徑生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010962181.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN112149198B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔強(qiáng);李江山;西達(dá)思·蘇哈斯·帕維爾;喻川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州翰凱斯智能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/10
• 分類號(hào): G06F30/10;G06F30/20;G06T17/00;B23K9/04;G06F111/04;G06F113/10
• 代理公司: 貴州派騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 張祥軍

本發(fā)明提供了一種電弧熔絲增材制造路徑生成方法，涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟，模型生成，根據(jù)電弧熔絲增材制造的角度約束建立三維模型；模型分層，沿高度方向?qū)⑷S模型進(jìn)行分層處理；離散點(diǎn)選取，針對(duì)模型不同的分層按照曲線曲率選取若干離散點(diǎn)；獲取離散點(diǎn)坐標(biāo)；確定打印方向；離散點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的打印方向獲取；控制程序生成。本發(fā)明方法簡單，適用范圍廣，可以滿足復(fù)雜形態(tài)的打印，對(duì)于最大打印斜度為60度的結(jié)構(gòu)都可以很好的成型，提高打印的成型效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電弧熔絲增材制造路徑生成方法。

背景技術(shù)

電弧增材制造技術(shù)(WireArcAdditiveManufacture，WAAM)是一種利用逐層熔覆原理，采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊接(MIG)、鎢極惰性氣體保護(hù)焊接(TIG)以及等離子體焊接電源(PA)等焊機(jī)產(chǎn)生的電弧為熱源，通過絲材的添加，在程序的控制下，根據(jù)三維數(shù)字模型由線-面-體逐漸成形出金屬零件的先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)。它不僅具有沉積效率高、絲材利用率高、制造周期短成本低、對(duì)零件尺寸限制少、易于修復(fù)零件等優(yōu)點(diǎn)，還具有原位復(fù)合制造以及成形大尺寸零件的能力。

目前電弧增材制造成型采用逐層累加的方式構(gòu)建三維實(shí)體零件，電弧增材制造的路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)大多采用水平切片方法，其在具體實(shí)踐中暴露出了以下的多方面不足：1)這種方法主要適用于三自由度的FDM打印機(jī)，得到的是xzy坐標(biāo)，沒有打印方向信息；2)對(duì)焊槍的角度有嚴(yán)格的要求，容易電弧擊穿現(xiàn)象，形成打印穿孔缺陷，且由于機(jī)器人在每個(gè)點(diǎn)上的打印方向都一致，這種方法無法打印斜度大的結(jié)構(gòu)，最大斜度15-20；3)打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，由于受軌跡曲率的變化的因素，機(jī)器人的移動(dòng)速度無法保持一致，對(duì)打印質(zhì)量(表面紋理)有一定影響。因此，提供一種適用于形態(tài)復(fù)雜、斜度范圍更大的電弧熔絲增材制造路徑生成方法成為增材制造技術(shù)領(lǐng)域很有必要解決的問題。

專利文件《一種電弧增材制造方法》(CN108723549A)公開了一種電弧增材制造方法，包括以下步驟：(1)根據(jù)成形目標(biāo)零件的材料要求選用相應(yīng)的熱源類型、成形絲材、基板的材料類型；(2)建立成形目標(biāo)零件的CAD幾何模型，提取STL模型，對(duì)STL模型進(jìn)行切片處理，生成打印所需的G代碼文件，并將G代碼傳輸至打印機(jī)；(3)設(shè)置打印參數(shù)，啟動(dòng)打印設(shè)備，按照規(guī)劃路徑逐層進(jìn)行金屬薄層打印；(4)待打印機(jī)將全部層片打印完畢，焊槍息弧，即可得到成形目標(biāo)零件。通過本發(fā)明方法打印的增材件誤差小，無裂紋，具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)過程穩(wěn)定、尺寸精度和表面質(zhì)量高、加工周期短、成本低；打印過程閉環(huán)控制，自動(dòng)化程度高，可減輕操作人員勞動(dòng)量；可連續(xù)制造，制造效率高。雖然上述專利技術(shù)方案雖然可以實(shí)現(xiàn)電弧增材制造過程打印傾斜角的改變，但該方式僅針對(duì)傾斜角比較統(tǒng)一的產(chǎn)品，而不適用于形態(tài)復(fù)雜的異構(gòu)件，操作過程復(fù)雜，具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種適用于形態(tài)復(fù)雜產(chǎn)品的電弧熔絲增材制造路徑生成方法。

本發(fā)明提供了一種電弧熔絲增材制造路徑生成方法，包括以下步驟，

S1：模型生成，根據(jù)電弧熔絲增材制造的角度約束建立三維模型；

S2：模型分層，沿高度方向?qū)⑷S模型進(jìn)行分層處理；

S3：離散點(diǎn)選取，針對(duì)模型不同的分層按照曲線曲率選取若干離散點(diǎn)；

S4：獲取離散點(diǎn)坐標(biāo)，將曲線在離散點(diǎn)的切向設(shè)X軸，離散點(diǎn)位于曲面的法向設(shè)Y軸，所述X軸與Y軸構(gòu)成點(diǎn)平面，所述點(diǎn)平面的法向設(shè)Z軸；

S5：確定打印方向，將步驟S4的Z軸的單位向量a加上世界坐標(biāo)Z0軸的單位向量b得到的向量c的反方向確定為弧焊工具頭的打印方向；

S6：根據(jù)步驟S3和步驟S4依次得出選取的若干離散點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的打印方向；

S7：按照機(jī)器人語法規(guī)則，編寫運(yùn)動(dòng)指令，且在運(yùn)動(dòng)指令前后加入弧焊啟停指令，生成控制程序。