[發明專利]一體式電弧3D打印增減材制造系統與增減材加工方法

在審

• 申請號: 202111424005.3
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114101712A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李午紅;張國瑜;唱麗麗;王傳強
• 申請（專利權）人: 南京中科煜宸激光技術有限公司
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F10/28;B22F10/66;B23C3/00;B23C9/00;B23K9/133;B23K9/28;B23K9/32;B23P23/06;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/20
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花;王培松

1.一種一體式電弧3D打印增減材制造系統，其特征在于，包括雙柱龍門系統、多軸機器人、縱向行駛滑軌、法蘭連接件、減震組件、電弧增材打印系統、銑削減材加工系統以及毫克能加工系統；

所述縱向行駛滑軌，相對地設置，其定義Y方向；

所述雙柱龍門系統，被設置成可沿著所述縱向行駛滑軌移動，所述雙柱龍門系統的立柱定義Z方向；

所述多軸機器人，倒掛地安裝在雙柱龍門系統的龍門橫梁處，并可沿著龍門橫梁移動，所述龍門橫梁定義X方向；

所述電弧增材打印系統、銑削減材加工系統以及毫克能加工系統均連接到法蘭連接件上，并通過法蘭連接件與所述多軸機器人連接；其中，法蘭連接件與銑削減材加工系統之間以及法蘭連接件與毫克能加工系統與之間均連接有減震組件；

所述電弧增材打印系統位于增材制造加工方向的前部，所述銑削減材加工系統與毫克能加工系統依次位于電弧增材打印系統的后方，并且銑削減材加工系統與毫克能加工系統可繞電弧增材打印系統旋轉，使得打印過程中銑削減材加工系統以及毫克能加工系統二者始終位于電弧增材打印系統的正后方。

2.根據權利要求1所述的一體式電弧3D打印增減材制造系統，其特征在于，所述電弧增材打印系統包括用于增材制造的電弧焊槍，所述電弧焊槍與焊接電源相連，對送絲機送入電弧焊槍并到達基板表面的焊絲進行電弧增材制造加工，電弧焊槍內部設置有保護氣通道，用以將外部送入的保護氣輸送至基板表面。

3.根據權利要求2所述的一體式電弧3D打印增減材制造系統，其特征在于，所述銑削減材加工系統包括電主軸以及銑刀，電主軸通過上述減震組件連接到法蘭連接件，所述電主軸帶動銑刀快速旋轉，完成對電弧增材打印系統打印的熔覆層的粗加工。

4.根據權利要求3所述的一體式電弧3D打印增減材制造系統，其特征在于，所述毫克能加工系統包括高頻脈沖系統及毫克能加工刀頭，高頻脈沖系統驅動毫克能加工刀頭對完成熔覆層粗加工的表面進行豪克能處理，實現精加工。

5.根據權利要求4所述的一體式電弧3D打印增減材制造系統，其特征在于，所述銑刀設置在電弧焊槍的后方50mm位置，所述毫克能加工刀頭位于銑刀的后方30mm位置，并且電弧焊槍、銑刀、毫克能加工刀頭在增材制造加工方向上共線。

6.一種根據權利要求1-5中任意一項所述的一體式電弧3D打印增減材制造系統的鋁合金接合棱型圓環件的增減材加工方法，其特征在于，所述鋁合金接合棱型圓環件的加工過程包括：

使用分層切片軟件制作圓環件的增材制造STL文件，所述圓環件的壁厚10-20mm、直徑100-200mm、高度100-500mm；

層高1.8mm分層處理，電弧3D打印的絲材選用直徑1.2mmER4043鋁合金，電弧打印工藝采用沿成行件的短邊蛇形往復式打印，蛇形短邊間距2.8mm；

打印過程中，第一層的打印過程中采用輪廓線加沿短邊蛇形掃描，保證第一層與基板的接合強度，通過沿輪廓打印封邊；第二層及以上采用沿短邊蛇形復式掃描，打印起點隨機變換，設置成形速度為0.02-0.04m/s；

鋁合金焊絲通過送絲機送達焊槍前端，干伸長為12mm，設置電流120A，電壓15V，送絲速度6.0m/min，氬氣保護氣流量25L/min；

每打印50mm高度，電主軸夾持銑刀對熔覆層表面進行粗加工，設置銑刀高度在熔覆層下方0.3mm，電主軸轉速為2000轉/min，粗加工進行30mm后通過毫克能對表面精加工，當打印行走120mm后熄弧，并繼續空行走80mm，保證毫克能的精加工完成，然后進行下一層電弧打印填充以及粗加工與精加工處理，直至打印結束；

完成表面精加工后，拆卸電弧焊槍，確定定位基準，進行側壁銑削和毫克能精加工同步進行，直至完成整個零件精加工。

7.根據權利要求6所述的鋁合金接合棱型圓環件的增減材加工方法，其特征在于，在打印與加工同步進行的過程中，銑刀及毫克能加工刀頭同步隨焊槍頭旋轉，保證打印過程中二者始終位于焊槍頭后方。

8.根據權利要求6所述的鋁合金接合棱型圓環件的增減材加工方法，其特征在于，在打印與加工同步進行的過程中，毫克能加工刀頭與銑刀刀頭保持同等高度。