[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

本發明提供一種一體式電弧3D打印增減材制造系統與增減材加工方法，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、銑削減材加工系統及毫克能加工系統；雙柱龍門系統可沿著縱向行駛滑軌移動；多軸機器人倒掛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。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。法蘭連接件與銑削減材加工系統及毫克能加工系統與之間均連接有減震組件；電弧增材打印系統位于增材制造加工方向的前部，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，本發明可去除應力、降低氣孔率及變形量，提高打印層的表面強度。

技術領域

本發明涉及電弧增減材制造技術領域，具體而言涉及一種一體式電弧3D打印增減材制造系統與方法。

背景技術

電弧增減材復合制造技術是一種將產品設計、軟件控制以及增材制造與減材制造相結合的新興技術。絲材電弧增材制造(WAAM)，因其在金屬增材制造中具有制備成本低、沉積效率高、材料利用率高等優勢而備受關乎，尤其是電弧增減材復合制造對于大型框架構件上肋板或類似薄壁墻體、筋板等構件的加工十分適合，可以實現降低制造成本和提高生產效率，但因其熱輸入高、成型精度相對較低，使得其工業應用存在一定局限性。同時，增材后控形減材制造的切削問題不同于傳統的去除加工，也受增材沉積表面不均勻性、增材余熱和殘余應力等因素影響。

發明內容

本發明目的在于提供一種一體式電弧3D打印增減材制造系統與方法，實現不拆卸樣件的情況下的電弧打印后的精加工，并且可去除應力，降低氣孔率及變形量，提高打印層表面強度與力學性能。

為實現上述目的，本發明的第一方面提出一種一體式電弧3D打印增減材制造系統，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。

根據本發明的第二方面還提出一種鋁合金接合棱型圓環件的增減材加工方法，所述鋁合金接合棱型圓環件的加工過程包括：