[發明專利]一種基于增減復合制造工藝表面質量的處理方法

在審

• 申請號: 202111239631.5
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113919100A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 劉廣志;王敏;尹健;張震;郎軍;陳偉;張馨月;石捷
• 申請（專利權）人: 中國兵器裝備集團自動化研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06V10/46;G06T7/00;G06F113/10;G06F113/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍旭偉

本發明公開了一種基于增減復合制造工藝表面質量的處理方法，涉及金屬增材制造(3D打印)技術領域，其技術方案要點是：確定了增減復合制造工藝中的復合工藝路徑規劃、復合制造坐標協同獲取、熔池視覺傳感動態特征獲取、減材銑削時機獲取、復合成形表面質量控制、工藝參數數據采集及反饋在內的一整套工藝及方法。本發明更好地實現了增減材工藝制造的柔性銜接，即可以加工具有復雜特征結構的零件，又能保證其加工精度和表面粗糙度。

技術領域

本發明涉及金屬增材制造(3D打印)技術領域，更具體地說，它涉及一種基于增減復合制造工藝表面質量的處理方法。

背景技術

增材制造技術在構建復雜幾何零件(異型結構)時具有明顯的優勢，成形尺寸自由可實現各類尺寸零件的制造、可成形傳統機械加工工藝難以制造甚至不能制造的具有復雜特征結構的零件。然而，大部分通過增材制造技術得到的零件，由于層梯效應的影響，其精度與表面質量不能達到實際的需要。而傳統的加工工藝，如銑削加工，具備加工精度高、表面粗糙度好等優勢，可以彌補增材制造技術的上述不足。

目前的多數增減材設備，在增減材交替加工時，對銑削過的表面基礎上再進行增材時，由于其搭接率的變化，會出現積瘤低落和粉末飛濺的現象，進而影響減材銑削加工的表面粗糙度，造成表面質量降低，如何更好地實現增減材工藝的柔性銜接并保障成形表面的尺寸精度及表面粗糙度是目前迫切需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于增減復合制造工藝表面質量的處理方法，解決增減材制造過程中工件表面質量不符合實際需求的問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種基于增減復合制造工藝表面質量的處理方法，包括，

確定增減材復合制造工藝運動軌跡的操作序列；

建立增、減材工件坐標系，采用圓形對點法使空間序列任意點在增、減材工件坐標系完成坐標協同；

通過實時圖像分析算法對溶池進行特征提取獲取熔池視覺傳感動態特征；

根據增材缺陷或以增材層數、打印高層為交互信號獲取減材銑削時機；

構建成形質量精度辨識體系，應用分段重復法清除積瘤獲取復合成形表面質量。

現有技術中，若工件坐標不協同，會造成減材吃刀量不對等，出現打刀現象，進而影響后續減材加工表面質量。本發明在增、減材坐標協同時采用機器人坐標轉換，分別建立對應的工件坐標系，使世界坐標系上空間序列的任意點在增、減工件坐標系下可唯一表示，然后采用“圓形對點法”針對某種工藝下的增材工件坐標系進行處理完成坐標協同。避免因坐標不協同影響后續減材加工表面質量，并通過實時圖像分析算法對溶池進行特征提取獲取熔池視覺傳感動態特征，根據熔池視覺傳感動態特征獲取熔覆質量特征，以出現的過熔等缺陷為時機進行閉環反饋控制自動銑削以保證下次增材成形質量，再結合后續獲取的減材銑削時機和應用分段重復法清楚積瘤進一步的提升工件的表面質量。

進一步的，繪制工件的三維模型作為輸入，輸出運動軌跡的復合操作序列，對復合操作序列進行優化生成最優加工余量的復合加工路線。

進一步的，采用圓形對點法對增材工件坐標系進行逐次修正，打印一定高度的工件，在 X、Y軸方向上多次比較空間點坐標計算值的差值，若差值小于目標值，則完成坐標協同。

進一步的，在增材工件坐標系中以工件的圓心為中點，在X、Y軸上依次找四個點，按照公式計算與工件坐標系原點的差值，目標值取值為±0.01mm；其中， X_n表示X軸上第n次找坐標點的坐標值，X_n+1表示X軸上第n+1次找坐標點的坐標值，Y_n表示Y軸上第n次找坐標點的坐標值，Y_n+1表示Y軸上第n+1次找坐標點的坐標值。