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专利号: 2019102041009
申请人: 北京谦恒德科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种增材制造和激光预热辅助减材切削的复合制造系统制造零件的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤: 步骤一、生成增材路径以及减材路径; 步骤二、对密封腔体抽真空,在密封腔体内充入保护气体; 步骤三、控制单元(10)通过模块切换单元将增材制造模块切换至加工基板(3)的上方,开启送粉喷嘴(2)使原料粉末均匀喷涂至加工基板(3),开启增材制造激光源(9)并按照预定的零件数字模型切片形状扫描粉床,使原料粉末凝固成型,在加工基板(3)上打印沉积特定层数,形成增材制造层; 步骤四、控制单元(10)通过模块切换单元将激光预热模块切换至加工基板(3)的增材制造层的上方,启动辅助预热激光源(8),照射增材制造层待切削区域并使其温度快速上升; 步骤五、当检测到增材制造层待切削区域温度达到预定的加工温度,控制单元(10)通过模块切换单元将减材切削模块切换至加工基板(3)的经过预热的增材制造层的待切削区域的上方,启动驱动电机(7),利用高速旋转的铣削刀具(6)对预热的增材制造层进行切削加工; 步骤六、控制单元(10)通过模块切换单元将增材制造模块切换至加工基板(3)的经过切削加工处理的增材制造层的上方,重复步骤三至五进行待成形零件的逐层打印、预热和切削,直至制得完整的零件;

所述增材制造和激光预热辅助减材切削的复合制造系统包括:增材制造模块、减材切削模块、激光预热模块、模块切换单元、控制单元(10)和工作台; 所述增材制造模块、所述激光预热模块、所述减材切削模块均安装在所述模块切换单元上; 所述增材制造模块、所述减材切削模块、所述激光预热模块、所述模块切换单元、所述工作台均与所述控制单元(10)连接;所述工作台用于放置待成形零件(12);

所述增材制造模块包括送粉器(1)、送粉喷嘴(2)、增材制造激光源(9),所述送粉器(1)与所述送粉喷嘴(2)连接,所述送粉喷嘴(2)靠近所述增材制造激光源(9)设置,并能够将所述送粉器(1)中的原料送至所述增材制造激光源(9)的热源聚焦处,所述增材制造激光源(9)与所述控制单元(10)连接;

所述模块切换单元包括模块切换主轴(4)和模块切换辅轴(13),所述模块切换主轴(4)连接于所述控制单元(10),并能够在所述控制单元(10)的控制下进行旋转;所述模块切换辅轴(13)连接于所述模块切换主轴(4),所述增材制造模块、所述减材切削模块、所述激光预热模块分别设置在所述模块切换辅轴(13)上;

所述激光预热模块包括辅助预热激光源(8),辅助预热激光源(8)与控制单元(10)相连,通过控制单元(10)调整辅助预热激光源(8)的激光功率和光斑尺寸,对待成形零件(12)制造过程中待切削区域进行切削前的辅助预热,快速加热待切削区域至材料退火温度,能够使待切削区域材料软化,并在材料冷却之前进行切削。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三所述的增材制造层的厚度不小于

200μm。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述的增材制造层需要切削区域的大小固定辅助预热激光源(8)和待预热的增材制造层的相对位置,或者使辅助预热激光源(8)在待预热的增材制造层表面来回扫描,使待预热的增材制造层表面温度快速达到材料的退火温度。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,使用增材制造激光源(9)代替辅助预热激光源(8)对待切削的增材制造层进行切削前的辅助预热。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述减材切削模块包括铣削刀具(6)和驱动电机(7),所述铣削刀具(6)连接于所述驱动电机(7)的输出转轴,所述驱动电机(7)连接于所述控制单元(10)。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述减材切削模块还包括放置有多种铣削刀具的刀具库(5),所述铣削刀具(6)通过所述控制单元(10)进行更换。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述工作台包括基底(14)、三维平移机构(15)、多自由度转动机构(11)和加工基板(3);所述三维平移机构(15)设置于所述基底(14)上,并能够相对于所述基底(14)沿三个维度方向进行平移;所述多自由度转动机构(11)设置于所述三维平移机构(15)上,并能够相对于所述三维平移机构(15)沿两个轴向方向进行旋转;所述加工基板(3)安装于所述多自由度转动机构(11)上,所述加工基板(3)用于放置待成形零件(12)。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括温度测量装置,用于测量所述待成形零件(12)的温度,所述温度测量装置与所述控制单元(10)连接。

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括监控装置,用于监控待成形零件(12)的质量,所述监控装置与所述控制单元(10)连接。

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括密封腔体,所述增材制造模块、所述减材切削模块、所述激光预热模块、所述模块切换单元、所述工作台均位于所述密封腔体内。