CN108213423A - 一种激光增减材复合制造装置及方法 - Google Patents

一种激光增减材复合制造装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108213423A
CN108213423A CN201711480296.1A CN201711480296A CN108213423A CN 108213423 A CN108213423 A CN 108213423A CN 201711480296 A CN201711480296 A CN 201711480296A CN 108213423 A CN108213423 A CN 108213423A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
powder
parameter
increase
composite manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711480296.1A
Other languages
English (en)
Inventor
齐欢
黄斌彧
杨波
李先锋
蔡国双
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Huirui Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Huirui Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Huirui Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical Nanjing Huirui Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN201711480296.1A priority Critical patent/CN108213423A/zh
Publication of CN108213423A publication Critical patent/CN108213423A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/20—Cooling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/50—Treatment of workpieces or articles during build-up, e.g. treatments applied to fused layers during build-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光增减材复合制造装置及方法。该装置包括减材系统、激光增材系统和控制系统；减材系统为五轴联动机床，激光增材系统包括激光装置、水冷装置和粉料装置，控制系统分别与所述减材系统和激光增材系统通过信号连接；还包括监控系统，监控系统通过信号与所述控制系统连接，用于获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给控制系统。其制造方法是利用上述装置，进行增材、减材操作，重复上述操作直到加工合格。本方法具有成材率高、运行成本低等优点。

Description

一种激光增减材复合制造装置及方法
技术领域
本发明属于精细加工制造技术领域，具体涉及一种激光增减材复合制造装置及方法。
背景技术
随着激光技术的不断深入应用，激光金属增材技术在国际上已是比较成熟的技术，可实现比较复杂的零件产品制造，然而增材表面精度不足，需要传统的机加减材实现，对于某些复杂曲面内侧且有较高精度要求的时候，在增材完成后，机加减材的刀具空间受限难以达到，无法实现内侧曲面的高精度要求，因此需要在受限空间形成前先减材加工一部分，再继续增材制造；与此同时，有些增材位置，传统三轴联动已难以满足，特殊曲面难以实现。
而且，激光增材过程中，由于激光和载气送粉可能会出现波动，特别在精细增材过程中，会出现局部塌陷和缺失，影响增材质量，报废率较高；在减材过程中，由于材质和加工方式，可能出现加工引起的变形，影响后续增材。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种成材率高、运行成本低的激光增减材复合制造装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种激光增减材复合制造装置，包括减材系统、激光增材系统和控制系统；所述减材系统为五轴联动机床，包括床体、X/Y轴运动机构、A/B两轴变位机和Z轴运动机构；在所述X/Y轴运动机构上安装有夹持工装，用于夹持基材；所述X/Y轴运动机构位于所述床体的下部，其上安装有所述X/Y轴运动机构；所述Z轴运动机构位于所述X/Y轴运动机构的上方，且安装在所述床体的上部；所述激光增材系统包括激光装置、水冷装置和粉料装置，所述激光装置包括激光器和光学头，所述光学头安装在所述Z轴运动机构上，其头部朝向所述X/Y轴运动机构，其尾部通过光纤与所述激光器连接；所述水冷装置包括激光水冷机及其连接水管；所述粉料装置包括送粉器和送粉喷嘴，所述同轴送粉喷嘴安装在所述Z轴运动机构上，其嘴部朝向所述X/Y轴运动机构，其尾部通过送粉管路与所述送粉器连接；所述控制系统分别与所述减材系统和激光增材系统通过信号连接；还包括监控系统，所述监控系统通过信号与所述控制系统连接，用于获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给所述控制系统。
进一步，所述控制系统包括中央处理器、数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器；所述中央处理器通过信号与所述监控系统连接，所述中央处理器分别与数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器通过信号连接；所述中央处理器用于接收熔池图像及工件尺寸参数与数据库服务器中的信息相比较，并向增材参数设定器和减材参数设定器分别发出增材参数设定指令和减材参数设定指令；所述增材参数设定器与所述激光增材系统连接，用于控制激光装置的激光的强度、光学头与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量；所述减材参数设定器与所述减材系统连接，用于控制五轴联动机床的加工。
进一步，所述监控系统包括工业摄像机和光学扫描装置，所述工业摄像机用于获取熔池图像，所述光学扫描装置用于获取工件尺寸参数。
进一步，在所述激光器上还安装有激光水冷机。
进一步，所述五轴联动机床安装在封闭的机壳中，机壳内部通过管路与保护气供应装置连接，用以形成保护气气氛。
进一步，所述五轴联动机床为五轴联动铣床，在Z轴运动机构的一侧设置有刀具库，用于放置和安装刀具。
进一步，所述光学头和同轴送粉喷嘴通过推送装置与所述Z轴运动机构连接，所述推送装置用于带动所述光学头沿Z轴方向往复运动。
进一步，所述光学头、推送装置和同轴送粉喷嘴的外部罩有保护箱。
一种激光增减材复合制造方法，该方法基于上述激光增减材复合制造装置，具体包括以下步骤：
S1增材操作：
S11：根据零件的三维模型，生成增材制造区域的轨迹和指令代码，并导入中央处理器；
S12:中央处理器根据指令代码，运行到熔覆初始位置，并开启送粉装置和保护气装置；
S13：机床根据指令代码运行轨迹，激光装置同步开启，进行送粉式3D金属打印；
S14:监控系统获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给中央处理器；
S15:中央处理器将接收到的熔池图像及工件尺寸参数与模型比较，实时调整增材制造参数和机床运动参数来进行增材制造，实现闭环反馈，以控制激光装置的激光的强度、光学头15与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量，以完成增材操作；
S2减材操作：
S21：监控系统获取基材参数并传输给中央处理器；
S22：中央处理器将接收到的工件参数与数据库服务器中的信息相比较，并向减材参数设定器发出减材参数设定指令；
S23：五轴联动机床根据减材参数设定指令进行铣削加工；
S3：重复步骤S1、S2，直到基材加工成设定尺寸和形状的零件。
对于有环境要求的材质，在步骤S1前还包括前置步骤S1’：将机壳内充入保护气体，以形成特定的水氧保护环境。
本发明可通过一次装夹，实现增、减材制造结构复杂、精度要求高的零件；五轴联动可实现复杂曲面的增减材制造。本发明实现对增材过程中熔池状态的监控，提高增材质量，降低报废率，节约了一定的成本。在加工过程中，可对增减材过程中的产品成型实时监控，及时调整增减材过程中参数，提高产品质量。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、根据不同产品的复杂程度，在激光增材制造过程中，适时地加入传统的减材机加制造，一边增材一边减材，在刀具受限空间形成干涉前完成所需的机加过程，实现复杂内部的高精度加工要求而传统加工方式无法实现该功能；同时采用五轴联动方式，可是实现复杂曲面的增、减材制造。
2、在激光增材过程中，通过高清工业相机和图像处理，识别熔池形状，闭环控制系统根据熔池大小随时调整激光输出功率，以达到熔池形状一致，提高增材质量，减少浪费。
3、在增减材过程中增加成型监控，当增材完成后，扫描检测增材成型部分，获得成型参数与理论设计程序对比，优化下一步减材加工路径和减材量；当减材完成后，扫描检测减材成型部分，获得成型参数与理论设计程序对比，检测是否有加工导致的变形，优化增材路径和增材量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的线框图。
附图中：1—X/Y轴运动机构；2—A/B两轴变位机；3—保护箱；4—激光器；5—中控箱；6—送粉器；7—激光水冷机；8—操作面板；9—送粉管路；10—水气路控制盒；11—床体；12—光纤；13—送粉喷嘴；14—监控系统；15—光学头；16—推送装置；17—Z轴运动机构；18—刀具库。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种激光增减材复合制造装置，包括减材系统、激光增材系统和控制系统；所述减材系统为五轴联动机床，包括床体11、X/Y轴运动机构1、A/B两轴变位机2和Z轴运动机构17；在所述X/Y轴运动机构1上安装有夹持器，用于夹持基材；所述X/Y轴运动机构1位于所述床体11的下部，其上安装有所述X/Y轴运动机构1；所述Z轴运动机构17位于所述X/Y轴运动机构1的上方，且安装在所述床体11的上部；所述激光增材系统包括激光装置、水冷装置和粉料装置，所述激光装置包括激光器4和光学头15，所述光学头15安装在所述Z轴运动机构17上，其头部朝向所述X/Y轴运动机构1，其尾部通过光纤12与所述激光器4连接；所述粉料装置包括送粉器6和同轴送粉喷嘴13，所述同轴送粉喷嘴13安装在所述Z轴运动机构17上，其嘴部朝向所述X/Y轴运动机构1，其尾部通过送粉管路9与所述送粉器6连接；所述控制系统分别与所述减材系统和激光增材系统通过信号连接；还包括监控系统14，所述监控系统14通过信号与所述控制系统连接，用于获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给所述控制系统。
作为优化，所述控制系统包括中央处理器、数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器；所述中央处理器通过信号与所述监控系统14连接，所述中央处理器分别与数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器通过信号连接；所述中央处理器用于接收熔池图像及工件尺寸参数与数据库服务器中的信息相比较，并向增材参数设定器和减材参数设定器分别发出增材参数设定指令和减材参数设定指令；所述增材参数设定器与所述激光增材系统连接，用于控制激光装置的激光的强度、光学头15与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量；所述减材参数设定器与所述减材系统连接，用于控制五轴联动机床的加工。
作为优化，所述监控系统14包括工业摄像机和光学扫描装置，所述工业摄像机用于获取熔池图像，所述光学扫描装置用于获取工件尺寸参数。
作为优化，在所述激光器4配套安装有激光水冷机7。激光水冷机7优选采用双温双控水冷机。
作为优化，所述五轴联动机床安装在封闭的机壳中，机壳内部通过管路与保护气供应装置连接，用以形成特定的水氧环境。
还可以设置一个水气路控制盒10来调节光学头15冷却水路和同轴送粉喷嘴13氛围保护气体的流量，保护气体是惰性气体氮气和氩气，为提高零件表面亮度，也可适当加入适量氢气，可由专门的气瓶供应，冷却水路循环由激光水冷机7提供。
作为优化，所述五轴联动机床为五轴联动铣床，在Z轴运动机构17的一侧设置有刀具库18，用于放置和安装刀具。
作为优化，所述光学头15和同轴送粉喷嘴13通过推送装置16与所述Z轴运动机构17连接，所述推送装置16用于带动所述光学头15沿Z轴方向往复运动。
作为优化，所述光学头15、推送装置16和同轴送粉喷嘴13的外部罩有保护箱3。
一种激光增减材复合制造方法，该方法基于上述激光增减材复合制造装置，具体包括以下步骤：
S1增材操作：
S11：根据零件的三维模型，生成增材制造区域的轨迹和指令代码，并导入中央处理器；
S12:中央处理器根据指令代码，运行到熔覆初始位置，并开启送粉装置和保护气装置；
S13：机床根据指令代码运行轨迹，激光装置同步开启，进行送粉式3D金属打印；
S14:监控系统14获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给中央处理器；
S15:中央处理器将接收到的熔池图像及工件尺寸参数与模型比较，实时调整增材制造参数和机床运动参数来进行增材制造，实现闭环反馈，以控制激光装置的激光的强度、光学头15与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量，以完成增材操作；
S2减材操作：
S21：监控系统14获取基材参数并传输给中央处理器；
S22：中央处理器将接收到的工件参数与数据库服务器中的信息相比较，并向减材参数设定器发出减材参数设定指令；
S23：五轴联动机床根据减材参数设定指令进行铣削加工；
S3：重复步骤S1、S2，直到基材加工成设定尺寸和形状的零件。
此外，在步骤S1前还可以包括前置步骤S1’：对于部分对环境有要求的特殊材质如钛合金等，将机壳内充入保护气体，以形成特定的水氧保护环境。
Z轴运动机构17位于床体11中间，内置刀具夹持和旋转机构，下方为X/Y轴运动机构1，其上安装有旋转和翻转功能的A/B两轴变位机2；Z轴运动机构17的一侧为刀具库18，可根据需要切换不同的刀具到主轴Z轴上；Z轴运动机构17的另一侧安装有推送装置16及保护箱3。所述推送装置16可沿主轴Z轴方向运动，上面安装有光学头15，通过光纤12连接到激光器4。
工作原理是根据增减材复合制造需求，先做增材制造，打开激光水冷机7，通过控制系统发出指令，调整五轴相对位置，打开保护箱3，推送装置16将光学头15和熔覆盖喷嘴向下推出，对准工作面，控制激光器4出光和送粉器6提供送粉，实现五轴联动增材制造；在增材过程中，开启监控系统14，通过工业摄像机和光学扫描装置，实现对激光增材过程中熔池形状的实时监控，再通过对成像的光学处理，传输给中央处理器，当熔池大小超出规定的要求时，通过中央处理器的指令来反馈控制激光器4、送粉器6和运动机构的实时工作参数，以保证增材质量；当增材部分完成后，控制系统发出指令控制激光器4和送粉器6停止工作，然后启动通过工业摄像机和光学扫描装置，配合五轴系统对增材成型部分做全方位扫描，获取参数并分析，根据结果系统优化下一步的减材路径和减材量，扫描完成后，推送装置16将光学头15和同轴送粉喷嘴13向上收回，然后关闭防护箱；之后为五轴联动铣床的工作过程，即：控制系统发出指令控制刀具库18换刀，主轴夹持刀具，刀具旋转，在预定程序控制下，开始铣削的减材制造；当完成减材制造后，回收刀具至刀具库18，打开防护箱，推送装置16将光学头15和同轴送粉喷嘴13向下推出，在下次开始增材制造前，启动监控系统14，配合五轴系统对减材成型部分做全方位扫描，获取参数并分析是否有加工变形，根据结果优化下一步增材路径和参数，开始增材作业，如此反复，实现工件的增减材复合制造；所有制造工作完成后，各设备回复到初始状态。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种激光增减材复合制造装置，包括减材系统、激光增材系统和控制系统；所述减材系统为五轴联动机床，包括床体、X/Y轴运动机构、A/B两轴变位机和Z轴运动机构；在所述X/Y轴运动机构上安装有夹持工装，用于夹持基材；所述X/Y轴运动机构位于所述床体的下部，其上安装有所述X/Y轴运动机构；所述Z轴运动机构位于所述X/Y轴运动机构的上方，且安装在所述床体的上部；所述激光增材系统包括激光装置、水冷装置和粉料装置，所述激光装置包括激光器和光学头，所述光学头安装在所述Z轴运动机构上，其头部朝向所述X/Y轴运动机构，其尾部通过光纤与所述激光器连接；所述水冷装置包括激光水冷机及其连接水管；所述粉料装置包括送粉器和送粉喷嘴，所述同轴送粉喷嘴安装在所述Z轴运动机构上，其嘴部朝向所述X/Y轴运动机构，其尾部通过送粉管路与所述送粉器连接；所述控制系统分别与所述减材系统和激光增材系统通过信号连接；其特征在于，还包括监控系统，所述监控系统通过信号与所述控制系统连接，用于获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给所述控制系统。
2.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述控制系统包括中央处理器、数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器；所述中央处理器通过信号与所述监控系统连接，所述中央处理器分别与数据库服务器、增材参数设定器和减材参数设定器通过信号连接；所述中央处理器用于接收熔池图像及工件尺寸参数与数据库服务器中的信息相比较，并向增材参数设定器和减材参数设定器分别发出增材参数设定指令和减材参数设定指令；所述增材参数设定器与所述激光增材系统连接，用于控制激光装置的激光的强度、光学头与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量；所述减材参数设定器与所述减材系统连接，用于控制五轴联动机床的加工。
3.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述监控系统包括工业摄像机和光学扫描装置，所述工业摄像机用于获取熔池图像，所述光学扫描装置用于获取工件尺寸参数。
4.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，在所述激光器上还安装有激光水冷机。
5.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述五轴联动机床安装在封闭的机壳中，机壳内部通过管路与保护气供应装置连接，用以形成保护气气氛。
6.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述五轴联动机床为五轴联动铣床，在Z轴运动机构的一侧设置有刀具库，用于放置和安装刀具。
7.根据权利要求1所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述光学头和同轴送粉喷嘴通过推送装置与所述Z轴运动机构连接，所述推送装置用于带动所述光学头沿Z轴方向往复运动。
8.根据权利要求7所述激光增减材复合制造装置，其特征在于，所述光学头、推送装置和同轴送粉喷嘴的外部罩有保护箱。
9.一种激光增减材复合制造方法，其特征在于，该方法基于权利要求2所述激光增减材复合制造装置，具体包括以下步骤：
S1增材操作：
S11：根据零件的三维模型，生成增材制造区域的轨迹和指令代码，并导入中央处理器；
S12:中央处理器根据指令代码，运行到熔覆初始位置，并开启送粉装置和保护气装置；
S13：机床根据指令代码运行轨迹，激光装置同步开启，进行送粉式3D金属打印；
S14:监控系统获取熔池图像及工件尺寸参数并传输给中央处理器；
S15:中央处理器将接收到的熔池图像及工件尺寸参数与模型比较，实时调整增材制造参数和机床运动参数来进行增材制造，实现闭环反馈，以控制激光装置的激光的强度、光学头15与所述工件的距离和角度以及粉料装置的供粉量，以完成增材操作；
S2减材操作：
S21：监控系统获取基材参数并传输给中央处理器；
S22：中央处理器将接收到的工件参数与数据库服务器中的信息相比较，并向减材参数设定器发出减材参数设定指令；
S23：五轴联动机床根据减材参数设定指令进行铣削加工；
S3：重复步骤S1、S2，直到基材加工成设定尺寸和形状的零件。
10.根据权利要求9所述激光增减材复合制造方法，其特征在于，对于有环境要求的材质，在步骤S1前还包括前置步骤S1’：将机壳内充入保护气体，以形成特定的水氧保护环境。
CN201711480296.1A 2017-12-29 2017-12-29 一种激光增减材复合制造装置及方法 Pending CN108213423A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711480296.1A CN108213423A (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种激光增减材复合制造装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711480296.1A CN108213423A (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种激光增减材复合制造装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108213423A true CN108213423A (zh) 2018-06-29

Family

ID=62647248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711480296.1A Pending CN108213423A (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种激光增减材复合制造装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108213423A (zh)

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108907196A (zh) * 2018-09-03 2018-11-30 江苏典悦三维科技有限公司 激光增减材复合制造装置及方法
CN108941557A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 增等材复合成形设备及其成形方法
CN108941558A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 等增减材复合成形设备及其加工方法
CN108972006A (zh) * 2018-08-30 2018-12-11 大连交通大学 一种金属零部件的增减复合智能修复系统
CN109143978A (zh) * 2018-07-03 2019-01-04 武汉工程大学 一种基于实时速度的五轴增材过程仿真方法和系统
CN109175367A (zh) * 2018-10-25 2019-01-11 武汉钢铁有限公司 增材、等材复合金属3d激光成形装置及其方法
CN109202076A (zh) * 2018-08-21 2019-01-15 华南理工大学 一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法
CN109202082A (zh) * 2018-10-25 2019-01-15 武汉钢铁有限公司 增材、等材、减材复合金属3d激光成形装置及其方法
CN109277569A (zh) * 2018-11-28 2019-01-29 南通理工学院 一种便于维护的金属3d打印机
CN109530918A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于激光光内同轴送丝增材制造系统及成型方法
CN109834395A (zh) * 2019-04-09 2019-06-04 奔腾激光(温州)有限公司 一种水雾冷却激光切割系统及其切割方法
CN110597065A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 中国兵器装备集团自动化研究所 一种用于送粉式激光增材自适应控制系统
CN111347171A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 财团法人金属工业研究发展中心 复合式激光加工装置
CN111730860A (zh) * 2020-08-18 2020-10-02 连灿鑫 复合型材的增减材复合加工中心
CN111872686A (zh) * 2019-04-15 2020-11-03 波音公司 具有冷却剂供应系统的制造系统及相关方法
CN112338209A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 广东工业大学 一种激光增减材复合五轴机械加工成型设备及加工方法
CN112620886A (zh) * 2020-12-09 2021-04-09 江苏科技大学 一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法
CN112705956A (zh) * 2021-01-12 2021-04-27 广州市艾威航空科技有限公司 一种移动式增减材复合制造系统
CN112895057A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 北京工业大学 一种基于3d打印技术光纤光栅传感器的埋入方法
CN113231731A (zh) * 2021-05-25 2021-08-10 广东中科德弗激光科技有限公司 一种增减材复合加工回转体的装置及方法
CN113275895A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 广东中科德弗激光科技有限公司 一种机械减材和激光增材同步加工装置及方法
CN113275897A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 广东中科德弗激光科技有限公司 一种激光和摩擦复合增减材加工装置及方法
CN113695570A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 中国科学院沈阳自动化研究所 一种带有自动清洁功能的增减材复合加工装备
CN113909695A (zh) * 2021-10-01 2022-01-11 江苏烁石焊接科技有限公司 一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备
CN114985766A (zh) * 2022-03-16 2022-09-02 南京辉锐光电科技有限公司 一种零件加工方法和零件加工系统
CN115003438A (zh) * 2020-01-29 2022-09-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 确定增材制造中的构建参数
CN115106539A (zh) * 2021-03-23 2022-09-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 增减材一体化控制方法及系统
CN115889973A (zh) * 2022-12-26 2023-04-04 广东省科学院智能制造研究所 一种陶瓷模具模芯激光增减材制造方法
CN116713486A (zh) * 2023-08-07 2023-09-08 南京联空智能增材研究院有限公司 一种增减材制造装置
CN117020656A (zh) * 2023-07-28 2023-11-10 南京理工大学 复杂金属构件的增-测-减一体化成形系统及加工方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101642848A (zh) * 2008-08-04 2010-02-10 通用电气公司 激光加工系统及方法
CN103604813A (zh) * 2013-12-05 2014-02-26 上海彩石激光科技有限公司 用于激光加工过程的熔池监测装置
CN104384936A (zh) * 2014-09-18 2015-03-04 大连理工大学 一种增减材复合制造机床
CN205237672U (zh) * 2015-12-30 2016-05-18 大连三垒机器股份有限公司 增减复合五轴加工中心机床
CN106425490A (zh) * 2016-09-05 2017-02-22 华中科技大学 一种增减材复合加工设备及其应用
CN106735210A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 南京中科煜宸激光技术有限公司 一种用于送粉式增材制造设备的控制系统及控制方法
CN106735216A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 华中科技大学 一种金属零件的增减材复合制造装备及方法
CN206415882U (zh) * 2016-10-31 2017-08-18 华中科技大学 一种大幅面零部件的增减材复合制造设备
CN107052340A (zh) * 2017-05-17 2017-08-18 大连理工大学 将超声切削应用于铺粉式增减材复合制造中的设备及加工方法
CN107175329A (zh) * 2017-04-14 2017-09-19 华南理工大学 一种3d打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置与方法
CN107263858A (zh) * 2017-07-03 2017-10-20 华中科技大学 一种异质多材料增材制造系统
CN107336023A (zh) * 2017-08-03 2017-11-10 机械科学研究总院海西(福建)分院 一种增减材复合加工中心
CN107511683A (zh) * 2017-08-11 2017-12-26 西安增材制造国家研究院有限公司 一种大型复杂金属结构件增减材制造装置及方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101642848A (zh) * 2008-08-04 2010-02-10 通用电气公司 激光加工系统及方法
CN103604813A (zh) * 2013-12-05 2014-02-26 上海彩石激光科技有限公司 用于激光加工过程的熔池监测装置
CN104384936A (zh) * 2014-09-18 2015-03-04 大连理工大学 一种增减材复合制造机床
CN205237672U (zh) * 2015-12-30 2016-05-18 大连三垒机器股份有限公司 增减复合五轴加工中心机床
CN106425490A (zh) * 2016-09-05 2017-02-22 华中科技大学 一种增减材复合加工设备及其应用
CN206415882U (zh) * 2016-10-31 2017-08-18 华中科技大学 一种大幅面零部件的增减材复合制造设备
CN106735210A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 南京中科煜宸激光技术有限公司 一种用于送粉式增材制造设备的控制系统及控制方法
CN106735216A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 华中科技大学 一种金属零件的增减材复合制造装备及方法
CN107175329A (zh) * 2017-04-14 2017-09-19 华南理工大学 一种3d打印逐层检测反求零件模型及定位缺陷装置与方法
CN107052340A (zh) * 2017-05-17 2017-08-18 大连理工大学 将超声切削应用于铺粉式增减材复合制造中的设备及加工方法
CN107263858A (zh) * 2017-07-03 2017-10-20 华中科技大学 一种异质多材料增材制造系统
CN107336023A (zh) * 2017-08-03 2017-11-10 机械科学研究总院海西(福建)分院 一种增减材复合加工中心
CN107511683A (zh) * 2017-08-11 2017-12-26 西安增材制造国家研究院有限公司 一种大型复杂金属结构件增减材制造装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘肖肖 等: "一种增材与减材复合制造机研究", 《制造技术与机床》 *
陈殿炳，邓琦林: "激光熔覆熔池检测控制技术的研究进展", 《电加工与模具》 *

Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143978A (zh) * 2018-07-03 2019-01-04 武汉工程大学 一种基于实时速度的五轴增材过程仿真方法和系统
CN108941557B (zh) * 2018-07-25 2020-10-16 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 增等材复合成形设备及其成形方法
CN108941557A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 增等材复合成形设备及其成形方法
CN108941558A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 等增减材复合成形设备及其加工方法
CN108941558B (zh) * 2018-07-25 2020-10-16 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 等增减材复合成形设备及其加工方法
CN109202076A (zh) * 2018-08-21 2019-01-15 华南理工大学 一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法
CN108972006A (zh) * 2018-08-30 2018-12-11 大连交通大学 一种金属零部件的增减复合智能修复系统
CN108907196A (zh) * 2018-09-03 2018-11-30 江苏典悦三维科技有限公司 激光增减材复合制造装置及方法
CN109175367A (zh) * 2018-10-25 2019-01-11 武汉钢铁有限公司 增材、等材复合金属3d激光成形装置及其方法
CN109202082A (zh) * 2018-10-25 2019-01-15 武汉钢铁有限公司 增材、等材、减材复合金属3d激光成形装置及其方法
CN109202082B (zh) * 2018-10-25 2021-01-08 武汉钢铁有限公司 增材、等材、减材复合金属3d激光成形装置及其方法
CN109277569A (zh) * 2018-11-28 2019-01-29 南通理工学院 一种便于维护的金属3d打印机
CN111347171A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 财团法人金属工业研究发展中心 复合式激光加工装置
CN109530918A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于激光光内同轴送丝增材制造系统及成型方法
CN109834395A (zh) * 2019-04-09 2019-06-04 奔腾激光(温州)有限公司 一种水雾冷却激光切割系统及其切割方法
CN111872686A (zh) * 2019-04-15 2020-11-03 波音公司 具有冷却剂供应系统的制造系统及相关方法
CN110597065A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 中国兵器装备集团自动化研究所 一种用于送粉式激光增材自适应控制系统
CN115003438A (zh) * 2020-01-29 2022-09-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 确定增材制造中的构建参数
CN113695570A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 中国科学院沈阳自动化研究所 一种带有自动清洁功能的增减材复合加工装备
CN111730860B (zh) * 2020-08-18 2022-02-18 连灿鑫 复合型材的增减材复合加工中心
CN111730860A (zh) * 2020-08-18 2020-10-02 连灿鑫 复合型材的增减材复合加工中心
CN112338209A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 广东工业大学 一种激光增减材复合五轴机械加工成型设备及加工方法
CN112620886A (zh) * 2020-12-09 2021-04-09 江苏科技大学 一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法
CN112705956A (zh) * 2021-01-12 2021-04-27 广州市艾威航空科技有限公司 一种移动式增减材复合制造系统
CN112895057A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 北京工业大学 一种基于3d打印技术光纤光栅传感器的埋入方法
CN115106539B (zh) * 2021-03-23 2023-07-14 大族激光科技产业集团股份有限公司 增减材一体化控制方法及系统
CN115106539A (zh) * 2021-03-23 2022-09-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 增减材一体化控制方法及系统
CN113275897A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 广东中科德弗激光科技有限公司 一种激光和摩擦复合增减材加工装置及方法
CN113275895A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 广东中科德弗激光科技有限公司 一种机械减材和激光增材同步加工装置及方法
CN113231731A (zh) * 2021-05-25 2021-08-10 广东中科德弗激光科技有限公司 一种增减材复合加工回转体的装置及方法
CN113909695A (zh) * 2021-10-01 2022-01-11 江苏烁石焊接科技有限公司 一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备
CN114985766A (zh) * 2022-03-16 2022-09-02 南京辉锐光电科技有限公司 一种零件加工方法和零件加工系统
CN115889973A (zh) * 2022-12-26 2023-04-04 广东省科学院智能制造研究所 一种陶瓷模具模芯激光增减材制造方法
CN115889973B (zh) * 2022-12-26 2024-02-20 广东省科学院智能制造研究所 一种陶瓷模具模芯激光增减材制造方法
CN117020656A (zh) * 2023-07-28 2023-11-10 南京理工大学 复杂金属构件的增-测-减一体化成形系统及加工方法
CN117020656B (zh) * 2023-07-28 2024-05-07 南京理工大学 复杂金属构件的增-测-减一体化成形系统及加工方法
CN116713486A (zh) * 2023-08-07 2023-09-08 南京联空智能增材研究院有限公司 一种增减材制造装置
CN116713486B (zh) * 2023-08-07 2023-12-12 南京联空智能增材研究院有限公司 一种增减材制造装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108213423A (zh) 一种激光增减材复合制造装置及方法
CN107999753B (zh) 一种同步反馈增减材协同制造系统及其使用方法
CN107427972B (zh) 加工机械
CN106964992B (zh) 一种熔化极气体保护焊与多轴数控机床3d打印设备与方法
CN109746928A (zh) 一种可移动双机器人自动铣削的智能化柔性生产线及其运行方法
CN101690993A (zh) 多轴联动数控激光加工系统
CN107511683A (zh) 一种大型复杂金属结构件增减材制造装置及方法
CN105751452A (zh) 一种具有视觉影像系统的机械手
CN106964993B (zh) 一种cmt和多轴数控机床的增减材复合3d打印装备与方法
CN206898588U (zh) 激光视觉焊缝跟踪三轴龙门激光焊接机
CN101690994A (zh) 一种数控激光加工装置
CN105033998A (zh) 一种机器人自动装配的智能化柔性生产线及其运行方法
CN107427928A (zh) 工件的加工方法
CN109202076A (zh) 一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法
WO2017071316A1 (zh) 基于互联网信号传递的等离子熔融及多轴铣削加工复合3d打印设备
CN106696051A (zh) 一种大型二氧化碳激光3d打印设备及其打印方法
CN111390351A (zh) 焊枪位姿实时变化的自动焊接装置及焊接方法
CN103100810A (zh) 焊接机器人用机械手
CN108213966A (zh) 复合加工的加工机及其激光分光装置
CN102126104A (zh) 移动式半导体激光模具修复系统
CN201519839U (zh) 多轴联动数控激光加工系统
CN210475531U (zh) 一种功能梯度材料的激光沉积增材制造设备
CN206047583U (zh) 一种激光复合加工数控磨床
CN205798721U (zh) 一种宏微系统结合的小孔切割机器人末端执行器装置
CN106392639A (zh) 一种激光复合加工磨床

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180629