[發明專利]一種提高電弧增材表面精度的增材系統及方法

在審

• 申請號: 202011119503.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112355435A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 彭勇;李凡;王克鴻;程遠;周琦;李瑞峰;劉江華;郭振;王小滿;張考
• 申請（專利權）人: 南京聯空智能增材研究院有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/32;B23K26/354;B23K26/03;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

1.一種提高電弧增材表面精度的增材系統，其特征在于，包括增材制造機器人(1)，激光加工機器人(6)和控制系統；

所述增材制造機器人(1)用于增材制造；

所述激光加工機器人(6)包括掃描機構，通過掃描機構對某層增材表面三維輪廓形貌進行掃描，將提取的信息導入到控制系統中，分析該層的表面精度，生成對應的激光加工機器人的移動路徑，激光加工機器人(6)根據生成的移動路徑對增材過的焊縫進行重熔加工。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述掃描機構為CCD相機，所述CCD相機固定在激光加工機器人(6)的手臂上。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，還包括側面約束成形裝置，增材制造過程中，側面約束裝置始終與增材制造熔池的側面保持充分接觸，使熔池在裝置的約束下凝固成形。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述側面約束成形裝置包括夾具和成形模具，使用夾具將側面約束成形模具固定在工作臺上。

5.一種利用權利要求1-4任一項所述的系統進行增材的方法，其特征在于，增材制造機器人(1)在完成一層增材制造成形后，掃描機構對增材過的一層焊縫的外觀三維輪廓形貌進行掃描，將提取的信息導入到計算機中，分析該層的表面精度，生成對應的激光加工機器人的移動路徑；激光加工機器人(6)根據生成的移動路徑對增材過的焊縫進行重熔加工；重復上述步驟，直至增材制造樣件的完成。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟(1)：根據待增材樣件的外觀幾何尺寸，使用SolidWorks軟件進行三維模型的建立，導入到計算機軟件中并生成增材制造路徑；

步驟(2)：打開增材制造機器人系統設備的開關，打開激光加工機器人系統設備的開關，打開保護氣，清理基板并將基板固定在工作臺上；

步驟(3)：使用夾具將側面約束成形模具固定在工作臺上，調整側面約束成形裝置的位置，側面約束裝置始終與增材制造熔池的側面保持充分接觸；根據需要增材成形樣件的材料、形狀尺寸選擇合適的工藝參數；

步驟(4)：增材制造機器人在基板上完成一層增材制造成形后，將機器人手臂移動到安全點；

步驟(5)：將CCD相機固定在激光加工機器人手臂上；隨著激光加工機器人手臂的移動，CCD相機對基板上增材過的一層焊縫的外觀三維輪廓形貌進行掃描，將提取的信息導入到計算機中，分析該層的表面精度，生成對應的激光加工機器人的移動路徑；

步驟(6)：激光加工機器人根據步驟(5)生成的移動路徑對增材過的焊縫進行重熔加工，消除表面道與道之間的搭接痕跡或者其他原因造成的不平整，提高表面的精度，將激光加工機器人手臂移動到安全點位置；

步驟(7)：等待增材樣件冷卻到80-120℃，增材制造機器人根據增材路徑進行下一層增材制造；

步驟(8)：重復步驟(4)至步驟(7)，直至增材制造樣件的完成；

步驟(9)：關閉保護氣以及增材制造系統和激光加工機器人系統，待基板完全冷卻后，松開柔性固定裝置，松開側面約束成形裝置，取下基板以及增材成型件。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述保護氣為氬氧氣：98.5％Ar+1.5％O₂。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊絲為316L不銹鋼焊絲，增材制造時送絲速度為6.5m/min、焊接速度為5mm/s、保護氣體流量25L/min。