[发明专利]一种小型多轴联动超声振动-电磁辅助增减材加工装置

说明书

本发明公开了一种小型多轴联动超声振动‑电磁辅助增减材加工装置，包括转向移动工作台、超声振动‑电磁辅助装置、铣‑磨复合加工装置和激光熔覆装置，所述铣‑磨复合加工装置下设有机床底座，超声振动‑电磁辅助装置固定安装在转向移动工作台上，转向移动工作台安装在机床底座上，激光熔覆装置固安装机床底座上表面右侧；转向移动工作台使得加工工件在无需装卸的情况下实现铣‑磨复合加工与激光熔覆加工过程的切换，减小加工误差，提高了加工效率与加工精度；超声振动‑电磁辅助装置可以在激光熔覆阶段产生复合场，实现熔覆过程中金属熔融液的对流，细化金属组成，减少熔覆层中的气孔与裂纹，提高工件产品的性能；结构简易，控制难度小，易于操作。

技术领域

本发明属于增减材复合加工领域，具体是涉及一种小型多轴联动超声振动-电磁辅助增减材加工装置。

背景技术

近年来，随着科技水平的不断提高，激光熔覆技术迎来蓬勃发展的黄金阶段。特别是在航空航天、船舶制造以及生物医学领域得到了广泛的应用。尽管激光熔覆技术改变了传统机械加工模式，避免了车、铣、磨等机械加工技术所带来材料浪费现象，但该加工技术所加工出来的产品在机械性能(表面质量与形状精度)等方面仍然达不到产品应用要求。

为了达到产品的应用要求，从而提高工件的表面质量与形状精度。目前采用的方法是在激光熔覆加工之后，重新对工件进行装夹并进行半精加工、精加工处理从而达到产品的要求。然而这种重新装夹的方式不仅会对加工产品的形状精度产生一定的影响，而且这种加工方式也影响了产品的加工效率，进而影响到整个产品的更新换代。

此外，激光熔覆技术是一个复杂的物理、化学及冶金过程。对于现有的激光熔覆技术来讲，由于加工过程采用的是单激光束，因此这种单激光束快热快冷方式使得熔覆层中出现多气孔、多裂纹现象，并且在金属熔融液加热、冷却以及凝固过程也极易容易产生拉应力，从而严重影响了激光熔覆材料的物理性能。这将对所生产的工件材料产生致命影响。因此，有一些学者采用施加磁场的方式来改变激光熔覆过程中熔覆层出现的各类缺陷。如专利 (CN205024324U)中利用一种稳恒磁场辅助激光熔覆，这种加工方式虽然一定程度上对凝固过程中金属组织的生长产生一定的影响，但是熔覆层中的还是会存在许多气孔，这严重影响到工件材料本身的性能。

基于上述几方面的不足，本发明提出一种小型多轴联动超声振动-电磁辅助增减材加工装置，通过施加超声振动与电磁场使得激光熔覆金属液处于复合场中。其中，高频振动与磁场的引入改变了金属熔融液的流动性并使得金属熔融液在凝固过程中实现对流现象，细化金属组织。此外，转向移动工作台的设计，可以减少工件多次装夹所引起装夹误差，从而提高工件的加工效率与加工精度。设备可操作性强，耗能小，加工效率高。

发明内容

基于上述提出的技术问题，本发明的目的是提供一种超声振动-电磁复合场增减材加工的装置。该装置使得熔覆基板在激光熔覆阶段处于复合场中，可以使得熔融金属液在凝固过程中实现对流，细化金属组织；此外，转向移动工作台的设计可以使得加工产品在无需装卸的情况下实现增、减两种加工方式的转换，不仅提高了产品的加工精度，而且也提高了加工效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种小型多轴联动超声振动-电磁辅助增减材加工装置，包括转向移动工作台、超声振动-电磁辅助装置、铣-磨复合加工装置和激光熔覆装置，所述铣-磨复合加工装置下设有机床底座，超声振动-电磁辅助装置固定安装在转向移动工作台上，转向移动工作台安装在机床底座上，激光熔覆装置固安装机床底座上表面右侧。