CN112888525B - 层叠造形方法以及加工路径生成方法 - Google Patents

层叠造形方法以及加工路径生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112888525B
CN112888525B CN201880098826.2A CN201880098826A CN112888525B CN 112888525 B CN112888525 B CN 112888525B CN 201880098826 A CN201880098826 A CN 201880098826A CN 112888525 B CN112888525 B CN 112888525B
Authority
CN
China
Prior art keywords
machining
processing
head
path
wire
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.)
Active
Application number
CN201880098826.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112888525A (zh
Inventor
森田大嗣
筱原畅宏
服部聪史
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN112888525A publication Critical patent/CN112888525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112888525B publication Critical patent/CN112888525B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • 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
    • 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
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • 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
    • B22F12/22—Driving means
    • B22F12/224—Driving means for motion along a direction within the plane of a layer
    • 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
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • 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
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823—Devices involving rotation of the workpiece
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • 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
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • 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
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
    • 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
    • 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
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

层叠造形方法是使用层叠造形装置的方法，该层叠造形装置通过对加工头进行控制而进行增材加工，该加工头将向增材对象面(22)上的加工区域供给柱状的造形材料的喷嘴和将使供给至加工区域的造形材料熔融的光束向加工区域照射的光束喷嘴非同轴地设置。层叠造形方法在配置加工头而使光束的中心轴和柱状的造形材料的中心轴位于1个铅垂面上的状态下，在期望的加工路径上进行增材加工时，以使在将加工头的动作投影至与光束的照射方向垂直的面的情况下，沿向加工区域供给的柱状的造形材料的中心轴的方向上的加工头的移动方向成为1个方向的方式，将加工路径分割为多个分割加工路径，分别沿多个分割加工路径使加工头移动而进行增材加工。

Description

层叠造形方法以及加工路径生成方法
技术领域
本发明涉及对3维的立体物进行层叠造形的层叠造形方法、加工路径生成方法及层叠造形装置。
背景技术
以往，作为对3维的立体物进行造形的技术，已知被称为增材制造(AM：AdditiveManufacturing)的技术。在增材制造的方式中存在多个种类，但定向能量沉积(DED：Directed Energy Deposition)方式与其他层叠方式相比，具有造形时间快、层叠材料的切换简单、基体材质的限制少这样的优点。另外，DED方式仅消耗在造形中使用的量的材料，因此材料的浪费少，并且通过变更加工头的结构而能够将粉末及线材这两者作为材料使用。特别地，线材能够沿用作为已有产品的焊接用线材，因此价格低廉，容易得到。
在专利文献1中，作为通过定向能量沉积方式进行所指定的形状的层叠时的路径，确定下述的喷嘴的刀具路径，即，以将用于通过刀具对所指定的形状进行切削的切削路径在时间上追溯的朝向供给材料的喷嘴的刀具路径。
专利文献1：日本特开2017－194942号公报
发明内容
但是，通过上述专利文献1的技术创建的刀具路径，没有考虑根据线材供给的方向和加工头的行进方向之间的相对位置关系而焊接工艺会发生变化，在将加工头的动作投影至与激光束的照射方向垂直的面的情况下，在造形路径的途中加工头的行进方向相对于线材供给的方向的相对角度以大于或等于一定角度变化的形状的造形物的造形中，造形精度会恶化。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种层叠造形方法，其能够提高在造形路径的途中加工头的行进方向相对于线材供给的方向的相对角度以大于或等于一定角度变化的形状的造形中的造形精度。
为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的层叠造形方法是使用层叠造形装置的层叠造形方法，该层叠造形装置通过对加工头进行控制而进行增材加工，该加工头将向增材对象面上的加工区域供给柱状的造形材料的喷嘴和将使供给至加工区域的造形材料熔融的光束向加工区域照射的光束喷嘴非同轴地设置。层叠造形方法在配置加工头而使光束的中心轴和柱状的造形材料的中心轴位于1个铅垂面上的状态下，在期望的加工路径上进行增材加工时，以使在将加工头的动作投影至与光束的照射方向垂直的面的情况下沿向加工区域供给的柱状的造形材料的中心轴的方向上的加工头的移动方向成为1个方向的方式，加工路径分割为多个分割加工路径，分别沿多个分割加工路径使加工头移动而进行增材加工。
发明的效果
本发明所涉及的层叠造形方法具有下述效果，即，能够提高在造形路径的途中加工头的行进方向相对于线材供给的方向的相对角度以大于或等于一定角度变化的形状的造形中的造形精度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的增材制造系统的结构的图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的CAM装置的结构的框图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的增材制造装置的旋转机构的旋转方向的图。
图4是表示实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构的框图。
图5是表示线材供给的方向和加工头的行进方向成为同一方向的第1状态的图。
图6是在与基体材料的表面平行的Y轴方向观察图5的图。
图7是表示在图6的VII－VII线处的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图8是表示线材供给的方向和加工头的行进方向成为相反方向的第2状态的图。
图9是在与基体材料的表面平行的Y轴方向观察图8的图。
图10是表示在图9的X－X线处的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图11是表示通过本发明的实施方式1所涉及的增材制造装置进行圆形的造形的情况下的加工路径的一个例子的图。
图12是表示在本发明的实施方式1所涉及的第1半圆加工路径中线材供给的方向和加工头的行进方向的关系的图。
图13是表示在本发明的实施方式1所涉及的第2半圆加工路径中线材供给的方向和加工头的行进方向的关系的图。
图14是表示图2所示的CAM装置中的加工程序的生成处理的顺序的流程图。
图15是表示通过图1所示的增材制造装置进行星形的造形的情况下的加工路径的分割例的图。
图16是表示通过图1所示的增材制造装置进行多边形的造形的情况下的加工路径的分割例的图。
图17是表示通过图1所示的增材制造装置进行造形的齿轮形状的一个例子的图。
图18是表示通过图1所示的增材制造装置进行图17所示的齿轮形状中的区域的造形的情况下的加工路径的分割例的图。
图19是表示通过图1所示的增材制造装置造形出的2条线焊道的端部之间的理想的连接状态的示意剖视图。
图20是表示通过图1所示的增材制造装置造形出的2条线焊道的端部之间由于过于接近而产生所连接的线焊道的隆起部的状态的示意剖视图。
图21是表示通过图1所示的增材制造装置造形出的2条线焊道的端部之间由于过于远离而在线焊道彼此间产生间隙的状态的示意剖视图。
图22是表示具有调整功能的加工程序的生成处理的顺序的流程图，该调整功能能够对在焊道的始端终端处变化的造形条件的增减进行调整。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的层叠造形方法、加工路径生成方法及层叠造形装置详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的增材制造系统200的结构的图。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的CAM(Computer Aided Manufacturing)装置110的结构的框图。增材制造装置100是通过增材加工而制造3维的立体造形物的DED方式的层叠造形装置，该增材加工是将通过光束的照射而熔融的材料向被加工物的增材对象面进行增材(附加)。在本实施方式1中，光束设为激光束24，材料设为线状的造形材料即金属制的线材5。此外，线状的造形材料也可以是除了金属以外的材料。增材制造系统200具有增材制造装置100及CAM装置110。
增材制造装置100通过使焊道(bead)堆积于基体材料17，从而将由金属材料构成的堆积物18形成于基体材料17的表面。焊道是熔融的线材5凝固而形成的物体，构成堆积物18。在本实施方式1中，形成线状的焊道。下面，将线状的焊道称为线焊道(line bead)。即，线焊道是线材5熔融凝固后的线状的金属。基体材料17载置于加工台15。被加工物是指基体材料17和堆积物18。造形物是指堆积物18。图1所示的基体材料17为板材。基体材料17也可以是除了板材以外的材料。
增材制造装置100具有加工头10，该加工头10具有光束喷嘴11、线材供给嘴12和气体喷嘴13。光束喷嘴11将使材料熔融的热源即激光束24朝向被加工物的加工区域26射出。关于用于使材料熔融的能量源，除了激光束24以外也能够使用电子光束或者电弧放电等。线材供给嘴12使线材5朝向被加工物中的激光束24的照射位置行进。即，线材供给嘴12朝向被加工物的增材对象面22的加工区域26供给线材5。
此外，增材制造装置100也能够取代从线材供给嘴12将线材5供给至加工区域26，而是采用从喷嘴喷出粉末金属作为造形材料而进行造形的方式。在从喷嘴喷出粉末金属作为造形材料的情况下，能够使用下述方式：使用保护气体的负压的方式，或者从输送粉末金属的粉末输送管在造形定时进行加压喷射的方式等。在该情况下，从喷嘴以柱状喷出的粉末金属的柱状形状的中心轴与向加工区域26供给的线材5的中心轴相对应。线材5及以柱状喷出的粉末金属构成从喷嘴向加工区域26供给的柱状的造形材料。
气体喷嘴13将用于抑制堆积物18的氧化及用于线焊道的冷却的保护气体25朝向被加工物的加工区域26喷出。光束喷嘴11、线材供给嘴12和气体喷嘴13固定于加工头10，由此彼此的位置关系被唯一地确定。即，通过加工头10对光束喷嘴11、气体喷嘴13和线材供给嘴12的相对位置关系固定。
激光振荡器2使激光束24振荡。来自作为光束源的激光振荡器2的激光束24经过光传输路径即光缆3向光束喷嘴11传输。通过激光振荡器2、光缆3和光束喷嘴11构成将使线材5熔融的激光束24与线材5的中心轴非同轴地向被加工物照射的照射部。气体供给装置7经过配管8向气体喷嘴13供给气体。通过气体供给装置7、配管8和气体喷嘴13构成向加工区域26喷出保护气体的气体供给部。
卷绕有线材5的线材卷线筒6是材料的供给源。伴随伺服电动机即旋转电动机4的驱动而线材卷线筒6旋转，由此线材5从线材卷线筒6被提取。从线材卷线筒6提取的线材5经过线材供给嘴12，向激光束24的照射位置供给。通过旋转电动机4、线材卷线筒6和线材供给嘴12构成线材供给部19。
加工头驱动装置14使加工头10向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各方向移动。X轴、Y轴及Z轴是彼此垂直的3轴。X轴及Y轴是与水平方向平行的轴。Z轴方向为铅垂方向。加工头驱动装置14具有：构成用于使加工头10向X轴方向移动的动作机构的伺服电动机；构成用于使加工头10向Y轴方向移动的动作机构的伺服电动机；以及构成用于使加工头10向Z轴方向移动的动作机构的伺服电动机。加工头驱动装置14是能够进行3轴各自的方向的平移运动的动作机构。在图1中省略了各伺服电动机的图示。增材制造装置100通过加工头驱动装置14使加工头10移动，由此使被加工物中的激光束24的照射位置移动。
在图1所示的加工头10中，使激光束24从光束喷嘴11向Z轴方向行进。线材供给嘴12在XY面内设置于远离光束喷嘴11的位置，向相对于Z轴倾斜的方向使线材5行进。即，线材供给嘴12使线材5与从光束喷嘴11射出的激光束24非同轴地行进。线材供给嘴12被用于限制线材5的行进，以使得将线材5供给至期望的位置。
在图1所示的加工头10中，气体喷嘴13在XY面内，在光束喷嘴11的外周侧与光束喷嘴11同轴地设置，以沿从光束喷嘴11射出的激光束24的中心轴的方式喷出气体。即，光束喷嘴11和气体喷嘴13彼此配置于同轴上。此外，加工头10也能够设为附加有旋转轴的结构。
旋转机构16是实现进行以第1轴为中心的加工台15的旋转和以与第1轴垂直的第2轴为中心的加工台15的旋转的动作机构。在图1所示的旋转机构16中，第1轴是与X轴平行的A轴，第2轴是与Z轴平行的C轴。旋转机构16具有：构成用于以第1轴为中心使加工台15旋转的动作机构的伺服电动机；以及构成用于以第2轴为中心使加工台15旋转的动作机构的伺服电动机。旋转机构16是能够进行以2轴各自为中心的旋转运动的动作机构。在图1中省略了各伺服电动机的图示。增材制造装置100通过旋转机构16使加工台15旋转，由此能够变更被加工物的姿态或者位置。通过使用旋转机构16，从而也能够造形出具有锥形状的复杂的形状。图3是表示本发明的实施方式1所涉及的增材制造装置100的旋转机构16的旋转方向的图。在图3所示的旋转机构16中，能够使C轴工作台本身在A轴方向旋转。
控制装置1按照从CAM装置110发送的加工程序对增材制造装置100进行控制。加工程序通过相对于在加工台15设置的被加工物使加工头10移动的移动路径的指示，对造形出立体造形物的路径且使激光束24的照射位置移动的路径即加工路径进行指定。
控制装置1承担下述控制，即，对线材供给部19、照射部和气体供给部进行控制，用于通过由线材5熔融而形成的多个线焊道造形出造形物的控制。对控制装置1例如使用数控装置。控制装置1向加工头驱动装置14输出移动指令，由此对加工头驱动装置14的驱动进行控制，使加工头10移动。控制装置1将与光束输出的条件相对应的指令向激光振荡器2输出，由此对通过激光振荡器2实施的激光振荡进行控制。
控制装置1将与材料的供给量的条件相对应的指令向旋转电动机4输出，由此对旋转电动机4的驱动进行控制。控制装置1对旋转电动机4的驱动进行控制，由此对从线材卷线筒6朝向照射位置的线材5的速度进行调整。在下面的说明中，有时将该速度称为线材供给体积速度。
控制装置1将与气体的供给量的条件相对应的指令向气体供给装置7输出，由此对保护气体25从气体供给装置7向气体喷嘴13的供给量进行控制。控制装置1向旋转机构16输出旋转指令，由此对旋转机构16的驱动进行控制。即，控制装置1输出各种指令，由此对增材制造装置100的整体进行控制。
通过使加工头驱动装置14和旋转机构16联动而使加工头10和加工台15移动，从而能够使加工区域26的位置变化，能够得到期望的形状的造形物。
在这里，对控制装置1的硬件结构进行说明。图1所示的控制装置1是通过由硬件执行用于执行本实施方式1的增材制造装置100的控制的程序即控制程序而实现的。
图4是表示实施方式1所涉及的控制装置1的硬件结构的框图。控制装置1具有执行各种处理的CPU(Central Processing Unit)41、包含数据储存区域的RAM(Random AccessMemory)42、非易失性存储器即ROM(Read Only Memory)43、外部存储装置44、以及用于向控制装置1输入信息及输出来自控制装置1的信息的输入输出接口45。图4所示的各部分经由总线46相互地连接。
CPU 41执行在ROM 43及外部存储装置44中存储的程序。通过控制装置1进行的增材制造装置100的整体的控制是使用CPU 41而实现的。
外部存储装置44是HDD(Hard Disk Drive)或者SSD(Solid State Drive)。外部存储装置44对控制程序和各种数据进行存储。在ROM43中存储有用于作为控制装置1的计算机或者控制器的基本控制的程序即BIOS(Basic Input/Output System)或者UEFI(UnifiedExtensible Firmware Interface)这样的启动加载器，是对硬件进行控制的软件或者程序。此外，控制程序也可以存储于ROM 43。
在ROM 43及外部存储装置44中存储的程序载入至RAM 42。CPU 41将控制程序在RAM 42展开而执行各种处理。输入输出接口45是与NC装置1的外部装置的连接接口。向输入输出接口45输入加工程序。另外，输入输出接口45输出各种指令。控制装置1可以具有如键盘及指点设备这样的输入设备、及如显示器这样的输出设备。
控制程序可以存储于能够由计算机进行读取的存储介质。控制装置1可以将在存储介质中存储的控制程序向外部存储装置44储存。存储介质可以是软盘即移动型存储介质、或者半导体存储器即闪存。控制程序可以从其他计算机或者服务器装置经由通信网络而向成为控制装置1的计算机或者控制器进行安装。
控制装置1的功能可以通过用于增材制造装置100的控制的专用的硬件即处理电路而实现。处理电路为单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable GateArray)或它们的组合。控制装置1的功能可以将一部分通过专用的硬件实现，将另一部分通过软件或者固件实现。
CAM装置110是生成对增材制造装置100的动作进行控制的加工程序的加工程序生成装置，具有数据输入部111、数据存储部112、加工路径生成部113和加工程序变换部114。CAM装置110的各结构部设为彼此能够收发信息。
数据输入部111从CAM装置110的外部的外部装置接收向CAM装置110输入的造形形状数据即CAD(Computer-Aided Design)数据120，发送至数据存储部112。造形形状数据包含通过增材制造装置100进行增材制造的造形物的成品形状即造形对象形状的信息及素材的材质的信息。造形对象形状是最终的3维形状。此外，造形形状数据并不限定于CAD数据120。造形形状数据只要是在CAM装置110中能够解释的数据即可。
另外，数据输入部111对由用户输入的线焊道的形成条件的信息即线焊道形成信息进行接收，发送至数据存储部112。线焊道形成信息是表示在后面记述的加工程序的生成时使用的线焊道的形状的信息。在线焊道形成信息中包含线焊道的宽度的信息及线焊道的高度的信息。
数据存储部112对从数据输入部111发送出的造形形状数据进行存储。
加工路径生成部113对从数据输入部111发送出的CAD数据120进行接收。加工路径生成部113通过对CAD数据120和为了对焊道的层叠进行控制所使用的层叠条件数据130进行解析，从而生成加工路径，发送至加工程序变换部114。加工路径是进行线焊道的增材加工的路径，是加工头10的刀具路径。加工程序通过对用于形成线焊道的加工头10的轨迹进行指示，从而指定出加工路径。
加工程序变换部114对从加工路径生成部113发送出的加工路径的信息进行接收。加工程序变换部114将由加工路径生成部113生成的加工路径的信息变换为加工程序，发送至控制装置1。
图2所示的CAM装置110是通过由具有如图3所示那样的结构的硬件执行用于执行CAM装置110的控制的程序即控制程序而实现的。另外，CAM装置110的功能也可以通过用于CAM装置110的控制的专用的硬件即处理电路而实现。
接下来，说明在本实施方式1所涉及的增材制造装置100中通过使加工头10与XY平面平行地移动而以曲线状进行增材加工的情况下，由供给线材5的方向和加工头10的行进方向的关系引起的造形精度的恶化。
图5是表示供给线材5的方向和加工头10的行进方向成为同一方向的第1状态的图。图5是沿激光束24的照射方向即Z轴方向观察焊道50的图。图6是在与基体材料17的表面平行的Y轴方向观察图5的图。图7是表示在图6的VII－VII线处的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。图8是表示供给线材5的方向和加工头10的行进方向成为相反方向的第2状态的图。图8是沿激光束24的照射方向即Z轴方向观察焊道50的图。图9是在与基体材料17的表面平行的Y轴方向观察图8的图。图10是在图9的X－X线处的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。在图5、图6、图8及图9中，将供给线材5的方向通过白色箭头表示，将加工头10的行进方向通过黑色箭头表示。
如图5所示，在供给线材5的方向和加工头10的行进方向成为同一方向的第1状态的情况下，在激光束的照射区域51，向刚要增材加工前的基体材料17的光束照射量的由线材5引起的遮蔽率，与图8的情况相比变小。第1状态是向激光束24经过而被预热的下层的焊道线上送出线材5而该线材5熔融的状态。在图5的情况下，在照射激光束24的方向观察，线材5处于与焊道50重叠的位置，因此在激光束的照射区域51中，基体材料17被遮蔽的面积仅成为焊道50的面积。
因此，在图5的激光束的照射区域51，激光束24直接照射至刚要增材加工前的基体材料17的面积与图8的情况相比变大。其结果，向基体材料17的预热与图8的情况相比变多，冷却时的温度梯度变得缓慢，由此如图7所示，与图10相比成为焊道50的焊道宽度扩展、焊道高度降低的倾向。
与此相对，如图8所示，在供给线材5的方向和加工头10的行进方向成为相反方向的第2状态的情况下，在激光束的照射区域51，向刚要增材加工前的基体材料17的光束照射量的由线材5引起的遮蔽率与图5的情况相比变大。第2状态是从线材供给嘴12送出的线材5之后激光束24经过而该线材5熔融的状态。在图8的情况下，在激光束24照射的方向观察时，在激光束的照射区域51中基体材料17被遮蔽的面积成为焊道50的面积及线材5的面积。
因此，在图8的激光束的照射区域51，激光束24直接照射至刚要增材加工前的基体材料17的面积与图5的情况相比变小。其结果，向基体材料17的预热与图5的情况相比变少，冷却时的温度梯度变得急剧，由此如图10所示，与图7相比成为焊道50的焊道宽度变窄、焊道高度提高的倾向。如以上说明所述，在图5及图8的情况下，成为焊道宽度及焊道高度不同的结果。
即，在造形物的加工路径中包含有成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径的情况下，在通过沿着成为第1状态的加工路径的增材加工而形成的焊道、和通过沿着成为第2状态的加工路径的增材加工而形成的焊道中焊道宽度及焊道高度不同。因此，焊道的形状变得不均一，造形物的形状精度降低。即，第1状态和第2状态下的线材5的熔融及凝固的工艺改变，由此线材5的熔融方式及焊道的形状改变，造形物的形状精度恶化。
在增材制造装置100中，在沿激光束24的照射方向观察的情况下，分割造形物的加工路径所包含的成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径，通过各个加工路径使加工头10移动而进行增材加工。“在沿激光束24的照射方向观察的情况下”能够换言为“在将加工头10的动作投影至与激光束24的照射方向垂直的面的情况下”。另外，将加工头10的动作投影，更详细地说是指将使加工头10移动而用于进行增材加工的加工路径进行投影。增材制造装置100在形成造形物的情况下，基于“向加工区域26照射的激光束24的中心轴和与向加工区域26照射的激光束24非同轴地供给至加工区域26的线材5的中心轴存在于1个铅垂面上，在沿激光束24的照射方向观察的情况下沿供给至加工区域26的线材5的中心轴的方向上的加工头10的移动方向为1个方向”这样的分割条件，通过分割后的多个加工路径进行增材加工。
即，增材制造装置100在向加工区域26照射的激光束24的中心轴和与向加工区域26照射的激光束24非同轴地供给至加工区域26的线材5的中心轴存在于1个铅垂面上的状态下，将在沿激光束24的照射方向观察的情况下沿供给至加工区域26的线材5的中心轴的方向上的加工头10的移动方向设为1个方向，将造形物的加工路径分割为多个分割加工路径，分别沿多个分割加工路径使加工头10移动而进行增材制造。“向加工区域26照射的激光束24的中心轴和与向加工区域26照射的激光束24非同轴地供给至加工区域26的线材5的中心轴”能够换言为“光束喷嘴11的中心轴和线材供给嘴12的中心轴”。由此，增材制造装置100在沿激光束24的照射方向观察的情况下，由成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径的混合构成的形状的造形中，能够防止造形的形状精度的降低，使造形的形状精度提高。
下面，说明增材制造装置100进行圆形的造形的情况下的层叠造形方法。图11是表示通过本发明的实施方式1所涉及的增材制造装置100进行圆形的造形的情况下的加工路径的一个例子的图。在图11中示出了由闭合的曲线构成的加工路径即圆状的加工路径被分割的2个半圆状的加工路径。在图11中，将供给线材5的方向通过白色的箭头表示，将第1半圆加工路径61中的加工头10的行进方向通过点填充的箭头表示，将第2半圆加工路径62中的加工头10的行进方向通过斜线填充的箭头表示。图12是表示在本发明的实施方式1所涉及的第1半圆加工路径61中供给线材5的方向和加工头10的行进方向的关系的图。图13是表示在本发明的实施方式1所涉及的第2半圆加工路径62中供给线材5的方向和加工头10的行进方向的关系的图。
增材制造装置100如图11所示，以圆状的加工路径被分割的半圆状的第1半圆加工路径61和半圆状的第2半圆加工路径62使加工头10移动而进行增材加工，由此形成期望的焊道宽度WB的焊道而形成圆状的造形物。第1半圆加工路径61和第2半圆加工路径62是基于上述的分割条件将圆状的加工路径分割的加工路径。在图11所示的例子中，一个铅垂面为XZ面。在图11所示的例子中，在沿激光束24的照射方向观察的情况下，沿向加工区域26供给的线材5的中心轴的方向上的加工头10的移动方向为X轴负方向。
第1半圆加工路径61和半圆状的第2半圆加工路径62的起点和终点处于X轴上。在第1半圆加工路径61和半圆状的第2半圆加工路径62中，加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的角度收敛于预定的加工头容许角度即“90度”至“－90度”的范围内。加工头容许角度在满足上述的分割条件的“在沿激光束24的照射方向观察的情况下沿向加工区域26供给的线材5的中心轴的方向上的加工头10的移动方向为1个方向”这样的条件的情况下，是在沿激光束24的照射方向观察的情况下，加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向所成的角度满足的角度。
即，第1半圆加工路径61和半圆状的第2半圆加工路径62在加工头10的行进方向超过预定的加工头容许角度的部位处被分割。
在以第1半圆加工路径61使加工头10移动的情况下，加工头10如图12所示在X轴方向上仅向负方向移动。而且，在以第1半圆加工路径61使加工头10移动的情况下，第1状态发生，但第2状态没有发生。另外，在以第2半圆加工路径62使加工头10移动的情况下，加工头10如图13所示在X轴方向上仅向负方向移动。而且，在以第2半圆加工路径62使加工头10移动的情况下，第1状态发生，但第2状态没有发生。而且，在第1半圆加工路径61及第2半圆加工路径62中，加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的角度收敛于加工头容许角度即“90度”至“－90度”的范围内。即，加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的角度的位置关系保持在一定范围。
由此，在第1半圆加工路径61和第2半圆加工路径62的全加工路径中，供给线材5的方向和加工头10的行进方向的位置关系保持于在加工路径中仅发生第1状态和第2状态中的一者的预定的范围。因此，增材制造装置100在进行圆形的造形物的增材加工的情况下，能够提高所要形成的焊道的宽度WB及高度的均一性，能够改善造形物的圆度。即，增材制造装置100能够防止由于在沿激光束24的照射方向观察的情况下，由闭合的曲线构成的加工路径中包含成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径所引起的造形物的形状精度的降低，能够提高在沿激光束24的照射方向观察的情况下，由闭合的曲线构成的形状的形状精度。
此外，第1半圆加工路径61和第2半圆加工路径62生成为加工头10在X轴方向上仅向负方向移动，但也可以根据线材5的材料的特性等而生成为加工头10在X轴方向上仅向正方向移动。在该情况下也会得到与上述相同的效果。
另外，上述的加工头10及旋转机构16的轴结构、加工头10的各喷嘴的结构并不限定于上述结构，能够变更。即，也能够将线材供给嘴12和气体喷嘴13配置于同轴，也能够将光束喷嘴11和气体喷嘴13配置于非同轴。但是，上述的第1状态和第2状态下的焊道的宽度WB及高度的不均一性也依赖于保护气体25对加工区域26的喷射方向。因此，在向加工区域26照射的激光束24的中心轴和与向加工区域26照射的激光束24非同轴地供给至加工区域26的线材5的中心轴不同轴的情况下，需要还考虑保护气体25的影响。
另外，在本实施方式1所涉及的层叠造形方法中，圆形的造形动作能够通过加工头10的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的移动而进行，因此不存在需要C轴工作台这样的限制。因此，在增材制造装置100为多轴结构的情况下，能够在被加工物的任意的位置进行圆形造形物的造形，造形的自由度提高。
在沿激光束24的照射方向观察的情况下，在造形物的加工路径中包含成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径，在不分割加工路径的情况下，加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的角度的位置关系不能保持为一定。因此，成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径交替地出现，从线材供给嘴12送出的线材5之后激光束24经过而该线材5熔融的状态和线材5送出至激光束24经过而被预热的下层的焊道线上而该线材5熔融的状态交替地出现。因此，线材5的熔融及凝固的工艺改变，由此线材5的熔融方式及焊道的形状改变，造形物的形状精度恶化。
另外，也可以取代从线材供给嘴12将线材5向加工区域26供给，而是在从喷嘴将粉末金属作为造形材料向加工区域26喷出而进行造形的情况下，应用上述的层叠造形方法。在该情况下也会得到与上述相同的效果。
如上所述，本实施方式1所涉及的层叠造形方法具有下述效果，即，能够提高在沿激光束24的照射方向观察的情况下，由成为第1状态的加工路径和成为第2状态的加工路径的混合构成的形状的造形中的造形精度。即，本实施方式1所涉及的层叠造形方法具有下述效果，即，能够提高在造形路径的途中加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的相对角度以大于或等于一定角度变化的形状的造形中的造形精度。
实施方式2.
在本实施方式2中，说明通过在上述的实施方式1中说明的层叠造形方法生成用于执行增材制造装置100的控制的加工路径的加工路径生成方法。
图14是表示图2所示的CAM装置110中的加工程序的生成处理的顺序的流程图。在加工程序的生成处理中，生成用于执行在上述的实施方式1中说明的层叠造形方法的加工程序。
首先，在步骤S10中，由用户输入的层叠条件数据130由数据输入部111接收而存储于数据存储部112。加工路径生成部113读入而取得在数据存储部112中存储的层叠条件数据130，储存于加工路径生成部113内的未图示的存储部。层叠条件例示出层叠间距、焊道宽度、加工头容许角度、激光输出上限值、激光焦距、线材供给速度、线材5的材质、可动轴结构等。
接下来，在步骤S20中加工路径生成部113读入而取得在数据存储部112中存储的CAD数据120，储存于加工路径生成部113内的未图示的存储部。
接下来，在步骤S30中加工路径生成部113基于由CAD数据120表示的造形对象形状和层叠条件数据130而生成第1加工路径。第1加工路径是成为用于生成后面记述的第2加工路径的基本的加工路径即基本加工路径。在这里的第1加工路径中包含有通过已有方式造形出造形对象形状时的加工路径。
接下来，在步骤S40中加工路径生成部113对第1加工路径的全路径是否满足加工头容许角度进行判定。在第1加工路径的全路径满足加工头容许角度的情况下，在步骤S40中成为Yes，进入至步骤S50。在第1加工路径的全路径不满足加工头容许角度的情况下，在步骤S40中成为No，进入至步骤S60。
接下来，在步骤S60中加工路径生成部113为了将第1加工路径分割为使得满足上述的分割条件，在第1加工路径中对加工头10的行进方向相对于供给线材5的方向的角度超过加工头容许角度的全部区域进行提取。即，加工路径生成部113在第1加工路径中对加工头10的行进方向不满足加工头容许角度的条件的全部区域进行提取。
接下来，在步骤S70中加工路径生成部113以使加工头10的行进方向满足加工头容许角度的条件的方式对提取出的区域的第1加工路径进行分割，生成多个第2加工路径。第2加工路径是分割第1加工路径而得到的分割加工路径。如果步骤S70结束，则进入至步骤S50。
在步骤S50中加工程序变换部114将通过步骤S30生成的第1加工路径的数据或者通过步骤S70生成的多个第2加工路径的数据变换为加工程序，附加造形用码。由此，在造形物的造形中生成对加工头10以何种路径移动进行指定的加工程序。造形用码包含命令信息，该命令信息将造形物的造形顺序中的光束喷嘴11、线材供给嘴12和气体喷嘴13的动作命令给增材制造装置100。
通过实施以上的步骤，能够以在上述的实施方式1中说明的层叠造形方法生成用于执行增材制造装置100的控制的加工路径。
因此，本实施方式2所涉及的加工路径生成方法包含下述步骤：取得表示造形物的造形对象形状的造形形状数据；根据造形形状数据而生成基本加工路径；以及根据基本加工路径而生成包罗加工路径的、在将加工头10的动作投影至与激光束24的照射方向垂直的面的情况下沿向加工区域26供给的柱状的造形材料的中心轴的方向上的加工头10的移动方向为1个方向的多个加工路径。
此外，对于加工路径生成部113在上述的处理中使用的层叠条件数据130，也可以在由加工路径生成部113将CAD数据120读入后，基于CAD数据120由加工路径生成部113自动地选定适当的层叠条件数据130。在该情况下，不同的多个种类的层叠条件数据130以工艺对应图的方式，预先存储于数据存储部112或者加工路径生成部113。
在这里的工艺对应图是将设定于增材制造装置100的造形条件和在该造形条件下形成的线焊道的宽度、线焊道的高度等形状信息相关联而存储的。即，工艺对应图是表示设定于增材制造装置100的线焊道的造形条件和与造形条件相对应的线焊道的形状信息的相关性的信息。在该情况下，加工路径生成部113在将CAD数据120读入后生成第1加工路径时，能够并行地自动选定层叠条件数据130。
如上所述，在本实施方式2所涉及的加工路径生成方法中，CAM装置110自动地决定并生成用于按照在实施方式1中说明的层叠造形方法而形成造形物的增材制造装置100的加工路径。由此，在通过增材制造装置100创建各种种类及尺寸的造形物时，能够节省用户考虑加工路径的分割部位及加工顺序而创建加工路径的工作量。
另外，将由CAM装置110生成的第2加工路径在显示装置进行显示，由此能够将与所生成的第2加工路径有关的实机的空运转的确认省力化。
因此，在本实施方式2所涉及的加工路径生成方法中，不会对用户造成负担，能够自动地生成能够提高造形物的形状精度的加工路径。
实施方式3.
在本实施方式3中，说明在造形加工时造形出由沿激光束24的照射方向观察的情况下闭合的曲线构成的其他形状的情况下的加工路径。图15是表示通过图1所示的增材制造装置100进行星形的造形的情况下的加工路径的分割例的图。图16是表示通过图1所示的增材制造装置100进行多边形的造形的情况下的加工路径的分割例的图。图17是表示通过图1所示的增材制造装置100进行造形的齿轮形状的一个例子的图。图18是表示通过图1所示的增材制造装置100进行图17所示的齿轮形状中的区域A的造形的情况下的加工路径的分割例的图。
在进行图15所示的星形的造形的情况下，如图15所示那样以第2加工路径(1)至第2加工路径(10)的10条加工路径进行造形。第2加工路径(1)至第2加工路径(10)能够通过在上述的实施方式2中说明的方法进行分割而生成。
在进行图16所示的多边形的造形的情况下，如图16所示那样通过第2加工路径(1)至第2加工路径(10)的10条加工路径进行造形。第2加工路径(1)至第2加工路径(10)能够通过在上述的实施方式2中说明的方法进行分割而生成。
在进行图17所示的齿轮形状中的区域A的造形的情况下，如图18所示那样以第2加工路径(1)至第2加工路径(9)的9条加工路径进行造形。第2加工路径(1)至第2加工路径(9)能够通过在上述的实施方式2中说明的方法进行分割而生成。
如上所述，通过使用实施方式1所涉及的层叠造形方法，从而除了圆形的造形以外，也能够在由沿激光束24的照射方向观察的情况下闭合的曲线构成的形状的造形中使造形的形状精度提高。
实施方式4.
图19是表示通过图1所示的增材制造装置100造形出的2条线焊道的端部之间的理想的连接状态的示意剖视图。图20是表示通过图1所示的增材制造装置100造形出的2条线焊道的端部之间由于过于接近而产生所连接的线焊道的隆起部73的状态的示意剖视图。图21是表示通过图1所示的增材制造装置100造形出的2条线焊道的端部之间由于过于远离而在线焊道彼此之间产生间隙74的状态的示意剖视图。
在通过上述的第2加工路径使加工头10移动而进行增材加工的情况下，在相邻的2条线焊道中的一方的线焊道71的始端和另一方的线焊道72的终端的交汇点、或者一方的线焊道71的终端和另一方的线焊道72的始端的交汇点处，2条线焊道的端部之间优选以如图19所示那样的状态进行连接。但是，在2条线焊道的端部之间过于接近的情况下，如图20所示，产生所连接的线焊道的隆起部73。另外，在2条线焊道的端部之间过于远离的情况下，如图21所示，在线焊道彼此间产生间隙74。在由发明人进行的实验中，判明通过2条线焊道的长度方向上的重叠量的调整而实施的2条线焊道的交汇部位处的隆起量的控制非常困难。
因此，2条线焊道的长度方向上的重叠量设为恒定，使线焊道的始端终端处的造形条件变化，由此使线材5的熔融量可变，能够抑制所连接的线焊道的隆起部73的发生及线焊道彼此间的间隙74的发生。
在线焊道的始端终端处变化的造形条件的一个例子，例示出例如激光束24的输出即激光输出。在线焊道的始端终端处使激光输出减少而减小线材5的熔融量，或相反地提高激光输出而增加向线材5的入热量而降低熔融状态的线焊道的运动粘度，由此能够降低凝固时的线焊道的高度。
在线焊道的始端终端处变化的造形条件的其他例，例示出线材供给速度。在线焊道的始端终端处使线材供给速度逐渐地减速，由此能够降低凝固时的线焊道的高度。另外，也可以并用激光输出和线材供给速度这两者。
与层叠造形时的各种限制相对应，能够由用户自由地选择而使用上述的方法等。具体地说，将下述功能附加至加工程序的始端终端，即，能够对在线焊道的始端终端处变化的造形条件的增减进行追加设定的功能。
图22是表示具有能够对在焊道的始端终端处变化的造形条件的增减进行调整的调整功能的加工程序的生成处理的顺序的流程图。图22所示的流程图相对于图14所示的流程图而追加了步骤S80。在步骤S80中，加工程序变换部114将能够对激光束24的输出及线材供给速度的增减进行调整的调整功能的数据分别附加于通过步骤S70生成的多个第2加工路径的数据。
然后，在步骤S50中加工程序变换部114将通过步骤S30生成的第1加工路径的数据或者通过步骤S80生成的多个第2加工路径的数据变换为加工程序，附加造形用码。
使用以上述方式生成的加工程序而通过增材制造装置100进行造形，由此能够在线焊道的交叉点部或者始端终端的交汇部等简单地变更与造形相关的造形条件。在不变更随附条件而仍以原来的造形条件继续造形的情况下，在线焊道的交叉点部等来自彼此不同的方向的线焊道彼此相互地重叠的部位处，以重叠量而材料的层叠量增加，因此线焊道的宽度或者高度增加。通过能够简单地变更造形条件，从而能够减少线焊道的重叠部中的线材5的供给量，或设定激光输出的下限值而细微地变更线焊道的宽度及高度。
因此，根据实施方式4，能够改善使用实施方式1所涉及的层叠造形方法的情况下的相邻的2条线焊道间的接合状态，能够进一步提高造形的形状精度。
以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够将实施方式的技术彼此组合，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1控制装置，2激光振荡器，3光缆，4旋转电动机，5线材，6线材卷线筒，7气体供给装置，8配管，10加工头，11光束喷嘴，12线材供给嘴，13气体喷嘴，14加工头驱动装置，15加工台，16旋转机构，17基体材料，18堆积物，19线材供给部，22增材对象面，24激光束，25保护气体，26加工区域，41 CPU，42 RAM，43 ROM，44外部存储装置，45输入输出接口，46总线，50焊道，51激光束的照射区域，61第1半圆加工路径，62第2半圆加工路径，71一方的线焊道，72另一方的线焊道，73隆起部，74间隙，100增材制造装置，110 CAM装置，111数据输入部，112数据存储部，113加工路径生成部，114加工程序变换部，120 CAD数据，130层叠条件数据，200增材制造系统。

Claims (4)

1.一种层叠造形方法，其是使用了层叠造形装置的层叠造形方法，该层叠造形装置通过对加工头进行控制而进行增材加工，该加工头将向增材对象面上的加工区域供给柱状的造形材料的喷嘴、和将使供给至所述加工区域的所述造形材料熔融的光束向所述加工区域照射的光束喷嘴非同轴地设置，该层叠造形装置利用所述加工头将所述喷嘴和所述光束喷嘴的相对位置关系固定，
该层叠造形方法的特征在于，
在配置所述加工头而使所述光束的中心轴和所述柱状的造形材料的中心轴位于1个铅垂面上的状态下，在期望的加工路径上进行增材加工时，以使在将所述加工头的动作投影至与所述光束的照射方向垂直的面的情况下，沿向所述加工区域供给的所述柱状的造形材料的中心轴的方向上的所述加工头的移动方向成为1个方向的方式，将所述加工路径分割为多个分割加工路径，分别沿多个所述分割加工路径使所述加工头移动而进行增材加工。
2.一种加工路径生成方法，其生成层叠造形装置的加工路径，该层叠造形装置通过对加工头进行控制而进行增材加工，该加工头将向增材对象面上的加工区域供给柱状的造形材料的喷嘴、和将使供给至所述加工区域的所述造形材料熔融的光束向所述加工区域照射的光束喷嘴非同轴地设置，该层叠造形装置利用所述加工头将所述喷嘴和所述光束喷嘴的相对位置关系固定，
该加工路径生成方法的特征在于，包含下述步骤：
取得表示造形对象形状的造形形状数据；
根据所述造形形状数据而生成基本加工路径；以及
以使在将所述加工头的动作投影至与所述光束的照射方向垂直的面的情况下，沿向所述加工区域供给的所述柱状的造形材料的中心轴的方向上的所述加工头的移动方向为1个方向的方式，根据所述基本加工路径而生成多个分割加工路径的数据。
3.根据权利要求2所述的加工路径生成方法，其特征在于，
所述多个分割加工路径是在将所述加工头的动作投影至与所述光束的照射方向垂直的面的情况下，所述加工头的行进方向相对于所述柱状的造形材料被供给的方向的角度处于预定的加工头容许角度的范围内。
4.根据权利要求2或3所述的加工路径生成方法，其特征在于，
具有下述步骤：对所述多个分割加工路径的数据，附加能够对所述光束的输出及所述柱状的造形材料的供给速度之中的至少一者的增减进行调整的调整功能的数据。
CN201880098826.2A 2018-10-24 2018-10-24 层叠造形方法以及加工路径生成方法 Active CN112888525B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/039543 WO2020084715A1 (ja) 2018-10-24 2018-10-24 積層造形方法、加工経路生成方法および積層造形装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112888525A CN112888525A (zh) 2021-06-01
CN112888525B true CN112888525B (zh) 2022-07-29

Family

ID=67473264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880098826.2A Active CN112888525B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 层叠造形方法以及加工路径生成方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11383327B2 (zh)
EP (1) EP3663032B8 (zh)
JP (1) JP6552770B1 (zh)
CN (1) CN112888525B (zh)
WO (1) WO2020084715A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450122B (zh) * 2019-10-03 2023-10-24 三菱电机株式会社 加工程序生成装置及方法、层叠造形装置及方法
JP7484296B2 (ja) 2020-03-25 2024-05-16 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 造形材接続装置及び造形装置
CN111992719B (zh) * 2020-11-02 2021-02-23 西安欧中材料科技有限公司 一种钢钛复合材料熔丝高效增材制造系统及制备方法
WO2023248357A1 (ja) * 2022-06-21 2023-12-28 三菱電機株式会社 付加製造装置および付加製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011050997A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Mazda Motor Corp レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法
CN102655975A (zh) * 2009-08-14 2012-09-05 挪威钛组件公司 用于制造钛物体的方法和装置
WO2017180116A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Gkn Aerospace North America Inc. System and method of additive manufacturing
CN110446579A (zh) * 2017-03-31 2019-11-12 日本精工株式会社 激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4038724B2 (ja) * 2003-06-30 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 レーザクラッド加工装置およびレーザクラッド加工方法
US20170008127A1 (en) * 2014-02-20 2017-01-12 Dmg Mori Advanced Solutions Development Machine Tool System and Method for Additive Manufacturing
JP6558751B2 (ja) 2015-03-26 2019-08-14 学校法人慶應義塾 立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラム
US20180071986A1 (en) * 2015-06-01 2018-03-15 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing
FR3042139B1 (fr) * 2015-10-08 2017-11-03 Michelin & Cie Procede de chargement, piece metallique chargee ou rechargee
JP2017119358A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置および液体吐出方法
JP6887755B2 (ja) 2016-02-16 2021-06-16 株式会社神戸製鋼所 積層制御装置、積層制御方法及びプログラム
US10889098B2 (en) 2016-04-15 2021-01-12 Machine Tool Technologies Research Foundation Method, data processing device, and machine tool for generating dimensional tool paths and control signals for material dispositioning
JP6626788B2 (ja) 2016-04-15 2019-12-25 マシン・ツール・テクノロジーズ・リサーチ・ファウンデーションＭａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ 制御データの生成方法、情報処理装置、工作機械、およびプログラム
EP3575030B1 (en) 2017-03-31 2024-01-03 NSK Ltd. Laser welding device, laser processing device, laser welding method, bearing manufacturing method, machine manufacturing method, vehicle manufacturing method, bearing, machine, and vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102655975A (zh) * 2009-08-14 2012-09-05 挪威钛组件公司 用于制造钛物体的方法和装置
JP2011050997A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Mazda Motor Corp レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法
WO2017180116A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Gkn Aerospace North America Inc. System and method of additive manufacturing
CN110446579A (zh) * 2017-03-31 2019-11-12 日本精工株式会社 激光焊接装置、激光加工装置、激光焊接方法、轴承的制造方法、机械的制造方法、车辆的制造方法、轴承、机械及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020084715A1 (ja) 2020-04-30
JP6552770B1 (ja) 2019-07-31
US11383327B2 (en) 2022-07-12
EP3663032A4 (en) 2020-06-10
EP3663032B1 (en) 2024-02-28
CN112888525A (zh) 2021-06-01
EP3663032B8 (en) 2024-05-22
US20210308796A1 (en) 2021-10-07
JPWO2020084715A1 (ja) 2021-02-15
EP3663032A1 (en) 2020-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112888525B (zh) 层叠造形方法以及加工路径生成方法
US11325190B2 (en) Additive manufacturing method and machining-path generation method
Zhang et al. Weld deposition-based rapid prototyping: a preliminary study
JP6751040B2 (ja) 積層造形物の製造方法、製造システム、及び製造プログラム
CN114206617B (zh) 确定用于控制打印工具的工具路径的方法
US10562099B2 (en) Gradient material control and programming of additive manufacturing processes
JP6824487B1 (ja) 付加製造装置、付加製造方法および機械学習装置
JP6676220B1 (ja) 付加製造装置および数値制御装置
WO2022176578A1 (ja) 積層計画作成方法
JP7086306B2 (ja) 加工プログラム生成装置、積層造形装置、加工プログラム生成方法、積層造形方法および機械学習装置
CN116323083A (zh) 层叠造形方法、层叠造形装置及层叠造形系统
JP2021115625A (ja) 積層造形装置、積層造形方法及び加工経路生成方法
JP6170239B1 (ja) ３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラム
US20220234111A1 (en) Method and apparatus for forming overhang structures with a metal drop ejecting three-dimensional (3d) object printer
KR102237232B1 (ko) 3차원 형상 재료 적층을 위한 공급장치 및 그 제어방법
WO2020218567A1 (ja) 三次元形状造形物の製造方法
WO2022195881A1 (ja) 積層造形物および積層造形物の製造方法並びに積層造形装置
CN117337222A (zh) 附加制造装置及附加制造方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant