[發明專利]增材和減材復合制造系統

有效

• 申請號: 202110421684.2
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113510484B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王文琴;羅丹;王德;范曉飛;陳杰;劉勇;陳雅薇;張海濤;伍乘星
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明提供一種增材和減材復合制造系統，包括密封外殼、控制模塊、成型模塊、送料模塊和工作臺，所述成型模塊和所述工作臺設置于所述密封外殼內，所述送料模塊輸送物料至工作臺上，所述成型模塊包括增材機構和減材機構，所述工作臺連接有導線，在成型時所述增材機構與所述物料接觸并施加壓力，所述增材機構與所述物料和所述工作臺形成閉合回路，所述物料在電阻熱和壓力的作用下形成三維實體，所述減材機構對所述三維實體進行減材處理，所述控制模塊統籌控制所述增材機構和所述送料模塊，通過設置的增材機構對三維實體進行成型，再通過減材機構對成型的三維實體進行減材，從而提高成型效率的同時，提高了一體成型的精度，避免了二次加工。

技術領域

本發明涉及工業制造技術領域，特別涉及一種增材和減材復合制造系統。

背景技術

金屬增材制造技術領域正在快速發展，有選擇性激光燒結(SLS)、電子束熔煉(EBM)、選擇性熱燒結(SHS)等幾十種增材制造技術，已發展的較為成熟，其成型方式大多為：首先在計算機上完成符合需要的三維CAD模型，再用分層軟件對模型進行分層，得到每層的截面，采用自動控制技術，使激光有選擇地燒結出與計算機內零件截面相對應部分的粉末，使粉末經燒結熔化，冷卻，凝固，成形，完成一層燒結后再進行下一層燒結，且兩層之間燒結相連。如此層層燒結、堆積，結果燒結部分與CAD原型一致的實體。

但上述方法加工出來的零件存在較大的組織缺陷和其成型精度較低，其缺陷大多為：表面粗糙，熱應力大，且其熱成型尺寸具有一定偏差，需要進行二次加工，增加了操作的復雜性，降低了效率。

發明內容

基于此，本發明的目的在于提供一種增材和減材復合制造系統，解決金屬增材制造技術中組織缺陷及成型精度低的技術問題。

為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案來實現的：一種增材和減材復合制造系統，包括密封外殼、控制模塊、成型模塊、送料模塊和工作臺，所述成型模塊和所述工作臺設置于所述密封外殼內，所述送料模塊輸送物料至工作臺上，所述成型模塊包括增材機構和減材機構，所述工作臺連接有導線，在成型時所述增材機構與所述物料接觸并向所述物料施加壓力，所述增材機構與所述物料和所述工作臺形成閉合回路，所述物料在電阻熱和壓力的作用下形成三維實體，所述減材機構對所述三維實體進行減材處理，所述控制模塊統籌控制所述增材機構和所述送料模塊。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過設置的增材機構對三維實體進行成型，再通過減材機構對成型的三維實體進行減材，從而提高成型效率的同時，提高了一體成型的精度，避免了二次加工。

具體的，所述控制模塊包括第一控制模塊、第二控制模塊和第三控制模塊，所述第一控制模塊控制所述增材機構，所述第二控制模塊控制所述減材機構，所述第三控制模塊控制所述送料模塊。

具體的，所述增材機構包括第一機械臂、電極輪和電極信號控制器，所述電極信號控制器設置于所述電極輪一端，所述電極輪和所述電極信號控制器設置于所述第一機械臂的活動端，增材時，所述控制模塊控制所述第一機械臂的機械運動，所述電極輪與所述物料和所述工作臺形成閉合回路，通過設置的電極輪在增材時其以電阻熱為熱源，產生熱量少，成型質量好，且設備簡單，成本低，同時，通過電極加熱熔化物料，可以使每一層的厚度更加精確可控，提高了成型的尺寸精度。

具體的，所述電極信號控制器控制所述電極輪的工作參數，所述工作參數為：電極壓力、焊接電流、焊接速度。

具體的，所述減材機構包括第二機械臂、激光發射器、冷卻組件和激光信號控制器，所述激光發射器的激光發射端設有冷卻組件，所述激光發射端設置于所述第二機械臂的活動端，減材時，所述控制模塊控制所述第二機械臂的機械運動，所述激光發射端射出激光對成型的三維實體的多余部位進行切割，所述冷卻組件冷卻所述激光發射端的溫度，從而保持所述激光發射端處于正常工作溫度，通過設置的激光器進行減材，此方式具有如下優點：激光切割速度快，成型精度高，切縫窄，切割面光滑。