[發明專利]一種采用KUKA WorkVisual進行曲面多道直線熔覆的路徑開發方法

有效

• 申請號: 202111116042.8
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113909495B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 陳源;蔣乾磊;胡躍程;儲緒;楊曉紅
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/85;B33Y50/02
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 胡草

本發明涉及一種曲面多道直線熔覆的路徑開發方法，通過使用KUKA機器人自帶的WorkVisual軟件進行程序開發，基底為長寬各為50mm，曲面最低點和最高點高度各為137mm和150mm，基體材料為低碳鋼，生產中主要用作某型模具鑲件。由于只需要獲得其每道次的橫向及縱向位移值，參考附圖3，只需要通過AutoCAD軟件重構該曲面的二維輪廓即可，本發明提供的一種曲面多道直線熔覆的路徑開發方法，可以在沒有專用增材制造切片與軌跡規劃軟件的前提下，通過KUKA機器人自帶的WorkVisual軟件快速的進行人工編程而獲得復雜的多道直線熔覆的軌跡程序。

【技術領域】

本發明涉及激光制造增材相關技術領域，具體地說是一種采用KUKA?WorkVisual進行曲面多道直線熔覆的路徑開發方法。

【背景技術】

金屬構件是工業生產中主要的結構件，其中曲面是最常見的構件結構之一。而對于工作中承力較大，磨損嚴重的曲面，服役過程中極易失效。因而對曲面構件表面進行表面修復或表面強化，是提高構件承命的必要途徑。

因為人工熔覆的加工精度和生產效率低等因素的考慮，所以基于數字化的自動化增材技術已越來越多地替代了傳統的人工焊接修復。其中，由于工作的靈活度高，基于機器人的自動化增材修復技術，如激光熔覆、電弧增材等技術，是其中應用最典型的技術，當前在企業生產中應用廣泛。

而采用機器人進行自動化加工，首先需要對機器人的行走軌跡進行規劃。相比平面，曲面相對更加復雜，這也對機器人的行走加工帶來了難度。對于曲面的行走軌跡規劃，通常常見的方法是：采用自動化的軟件進行切片以及自動化軌跡形成，這種方法自動化程度比較高，軌跡形成比較精確。但缺點也比較明顯，一是需要專業化的軟件，而這種軟件往往價格較高，一般在十幾萬至幾十萬，大大增加了設備運行的成本；二是軌跡的形成一般需要在軟件中對待加工的零件的三維結構進行重構，技術難度較高。

因此需要一種成本較低并且技術難度較低的方法來解決熔覆軌跡規劃的方法。

有一種方法是采用機器人自帶的程序進行編程，這種方法比較直觀，但對于比較復雜的程序，編寫難度較大。為了解決這個問題，KUKA機器人自帶了WorkVisual軟件，大大提升了機器人程序編寫的便捷性。因此，本發明主要采用KUKA自帶的WorkVisual進行曲面熔覆軌跡的編寫。

對于曲面的熔覆，一般的熔覆軌跡是沿著曲面進行熔覆，即曲線熔覆路徑。但是，由于熔覆加工過程中，由于快速的加熱與冷卻，增材制造的合金層中非常容易形成熱應力，特別是多層熔覆過程中，隨著熔覆道次與層數的增加，合金層內部的熱應力增加迅速，非常容易導致合金開裂，無法使用。而如若上下兩層間形成“十字交叉”型的熔覆層，則由于上下兩層間應力分布狀態的不同，可以很大程度上抵消應力，減少開裂。這就需要編制曲面的多道直線熔覆路徑。但是，在多道直線熔覆過程中，由于熔覆道次很多，不可能采用手工定點的方式確定每一道的運點起點。最佳的方案是確定熔覆起點后自動形成多道熔覆的行走軌跡。在熔覆過程中，熔覆頭在Y-Z平面上是存在角度變化的，是每熔完一道，熔覆頭的角度需要相應進行調整，使加工過程熔覆頭與基體之間的角度基本保持一致，從而確保曲面各處熔覆層成形的一致性與穩定性。而正是由于熔覆頭角度的變化，在工作過程中，機器人系統的坐標系其實是不斷變化的，每一道次的位置信息難以確定，使得手動進行軌跡編程近乎不可能，極大地限制了機器人自動化熔覆工藝的開發以及增材制造合金裂紋的控制。

【發明內容】

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種采用KUKA?WorkVisual進行曲面多道直線熔覆的路徑開發方法。

為實現上述目的，本發明提供一種采用KUKA?WorkVisual進行曲面多道直線熔覆的路徑開發方法，其特征在于，通過AutoCAD重構金屬構件的曲面輪廓信息，獲得每道次熔覆頭的位置移動信息，再通過KUKA機器人自帶的WorkVisual軟件進行自動化程序開發，所述方法包括以下步驟：