CN104962904A - 一种金属毛坯件的复合加工成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属毛坯件的复合加工成形方法，该方法针对金属毛坯件不同区域的特点，分别采用数控加工和激光熔覆的方法，完成对毛坯件的复合加工成形。在复合加工成形过程中，数控加工方法主要针对毛坯件精度要求低、结构简单、易于成形、厚度较大的地方，而激光熔覆快速成形方法主要针对毛坯件精度要求高、结构复杂、成形困难、厚度较小、具有窄缝、深槽等特征的部分，以及受力较大的转角或凸起等处。该方法将数控加工和激光熔覆两种技术结合起来，可同时实现毛坯件的快速化和精密化加工，零件性能优良，制作周期短，成本低。

Description

一种金属毛坯件的复合加工成形方法
技术领域
本发明涉及一种金属毛坯件的复合加工成形方法，属于数控加工与快速成形的技术交叉领域。
背景技术
常规的金属毛坯件加工方法，一般需要手工打磨、抛光，这样造成加工效率低，加工精度不稳定。采用数控加工，虽然可以提高生产效率，但是在加工形状特别复杂和包含有窄缝、深槽等型面的零件时，仍然存在着一定的弊端。
激光熔覆快速成形技术具有选材广、成形精度高、成形产品强度高、内部晶粒组织细小等特点，特别适合于金属零件的快速制造，可应用于零件生产之中。
机械零件的数控加工方法，加工精度低，且受到机床与刀具的制约较大，难以加工精密复杂的部分；而采用激光熔覆快速成形技术进行零件制造，因其层层铺料，故而耗费时间长，增加了零件制作的成本，且当激光熔覆层过厚时，裂纹与缺陷明显，零件质量将大为下降。
发明内容
为了克服零件加工中所存在的各种问题，本发明提供一种金属毛坯件的复合加工成形方法。该方法将数控加工与激光熔覆结合起来，将金属毛坯件置于复合加工机床上，采用边加工边熔覆的方式，得到零件的最终成形产品。
一种金属毛坯件复合加工成形方法，包括以下步骤：
（1）    铸造得到零件毛坯；
（2）    根据零件毛坯的精度要求、形状特征等因素，以及加工设备与熔覆设备的行程，对零件毛坯进行分区，确定加工区域与熔覆区域；
（3）    针对不同的区域，分别编写各自对应的数控加工代码与激光熔覆代码；
（4）    预制熔覆用金属合金粉末；
（5）    将零件毛坯置于复合加工平台上；
（6）    根据数控加工代码，驱动数控加工设备对零件毛坯进行数控加工操作；根据熔覆代码，驱动激光熔覆快速成形设备对零件毛坯进行激光熔覆操作，直至得到零件的最终成形产品。
进一步地，一种金属毛坯件复合加工成形方法，在加工熔覆过程中，根据零件毛坯的不同特征，可选用不同的制造方法：精度要求低，结构简单，易于成形，厚度较大的地方，应采用数控加工的方法；精度要求高，结构复杂，成形困难，厚度较小，具有窄缝、深槽等特征的部分，以及受力较大的转角或凸起等处，应采用激光熔覆的方法。
进一步地，一种金属毛坯件复合加工成形方法，根据具体的制作需求，可将加工与熔覆同步进行，也可分步进行，且两者之间不存在先后顺序，加工与熔覆均可反复进行；若为同步进行，在编写加工与熔覆程序时，应避免两者之间的干涉。
进一步地，一种金属毛坯件复合加工成形方法，数控加工与激光熔覆可以实现对彼此的补偿，直至得到零件的最终产品。
进一步地，一种金属毛坯件复合加工成形方法，在加工区域，可针对不同部位的性能要求分别选用不同的加工方法和加工工艺参数；在熔覆区域，也可针对不同部位的性能要求分别选用不同的熔覆材料和熔覆工艺参数。
与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优势：
（1）            将传统的数控加工与激光熔覆快速成形技术结合起来，传统的数控加工可以实现零件的快速化与粗略化加工；而激光熔覆快速成形技术，可以实现对零件的难加工、受力大及高精度部分的精密制造，实现零件加工的精密化与细微化；
（2）            激光熔覆成形的金属零件工作面，晶粒组织致密，机械性能优良，耐磨、耐热、耐蚀，力学性能好，无需进行热处理即可直接使用；
（3）            铸造的零件毛坯易产生收缩变形，利用激光熔覆快速成形技术，可对变形处进行熔覆修复；
（4）            数控加工与激光熔覆同步进行，缩短了零件的制作周期，节省了制作成本。
附图说明
图1为金属毛坯件的复合加工成形方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施例的具体实施步骤如下：
a.      铸造得到零件毛坯2；
b.      根据零件毛坯2的精度要求、形状特征等因素，以及加工设备与熔覆设备的行程，对零件毛坯2进行分区，确定加工区域与熔覆区域；
c.      针对不同的区域，分别编写各自对应的数控加工代码与激光熔覆代码；
d.      预制熔覆用金属合金粉末；
e.      将零件毛坯2置于复合加工机床平台1上；
f.      根据数控加工代码，驱动加工主轴4对零件毛坯2进行数控加工操作；根据熔覆代码，采用同轴送粉的方式，驱动激光熔覆头6对零件毛坯2进行激光熔覆操作，直至得到零件的最终成形产品。
本实施例的数控加工设备主要结构包括加工刀具3和加工主轴4等，激光熔覆设备主要结构包括同轴送粉头5、激光熔覆头6、激光器7、送粉器8等，可实现对金属毛坯件的数控加工与激光熔覆工作。
在加工过程中，针对金属毛坯件不同区域的特点，分别采用数控加工的方法和激光熔覆的方法，对零件进行加工制造。其中，数控加工主要针对精度要求低、结构简单、厚度较大的地方，而激光熔覆主要针对精度要求高，结构复杂，厚度较小，具有窄缝、深槽等特征的部分，以及受力较大的转角或凸起等处。如果在一次成形过程中，因加工或熔覆的偏差，而未能得到零件的最终产品，可以往复进行加工与熔覆过程，实现两者之间的互相补偿：即若有加工过切之处，可对其进行熔覆补偿；而若有熔覆超过预期厚度之处，也可对其进行加工补偿，直至得到零件的最终产品。
在熔覆过程中，需对激光熔覆区域进行惰性气体保护，其惰性气体为氮气、氩气或者氦气。
本发明结合了数控加工成形与激光熔覆快速成形的优点，特别适用于对结构、尺寸和表面质量有特殊要求的零件制造。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种金属毛坯件的复合加工成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、铸造得到零件毛坯；
b、根据零件毛坯的精度要求、形状特征等因素，以及加工设备与熔覆设备的行程，对零件毛坯进行分区，确定加工区域与熔覆区域；
c、针对不同的区域，分别编写各自对应的数控加工代码与激光熔覆代码；
d、预制熔覆用金属合金粉末；
e、将零件毛坯置于复合加工平台上；
f、根据数控加工代码，驱动数控加工设备对零件毛坯进行数控加工操作；根据熔覆代码，驱动激光熔覆快速成形设备对零件毛坯进行激光熔覆操作，直至得到零件的最终成形产品。
2.根据权利要求1所述的一种金属毛坯件复合加工成形方法，其特征在于，在加工熔覆过程中，根据零件毛坯的不同特征，可选用不同的制造方法：精度要求低，结构简单，易于成形，厚度较大的地方，应采用数控加工的方法；精度要求高，结构复杂，成形困难，厚度较小，具有窄缝、深槽等特征的部分，以及受力较大的转角或凸起等处，应采用激光熔覆的方法。
3.根据权利要求1所述的一种金属毛坯件复合加工成形方法，其特征在于，根据具体的制作需求，可将加工与熔覆同步进行，也可分步进行，且两者之间不存在先后顺序，加工与熔覆均可反复进行；若为同步进行，在编写加工与熔覆程序时，应避免两者之间的干涉。
4.根据权利要求1所述的一种金属毛坯件复合加工成形方法，其特征在于，数控加工与激光熔覆可以实现对彼此的补偿，直至得到零件的最终产品。
5.根据权利要求1所述的一种金属毛坯件复合加工成形方法，其特征在于，在加工区域，可针对不同部位的性能要求分别选用不同的加工方法和加工工艺参数；在熔覆区域，也可针对不同部位的性能要求分别选用不同的熔覆材料和熔覆工艺参数。
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