[发明专利]一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法

说明书

本发明公开了一种基于增减材复合制造的质量检测及修正方法，用于解决现有金属增材制造方法存在的表面质量差、成型缺陷、尺寸精度问题。技术方案包括对每次铺粉过程进行检测，判断是否存在缺陷并及时处理，再对成型过程进行检测，判断是否存在层位移、内部缺陷，决定是否需要进行激光路径修正，缺陷检测修正结束后通过减材激光扫描切割成型轮廓，提升成型件表面质量，如此循环直至加工完成，为增减材制造过程中的缺陷修正提供了依据，并在缺陷检测后实现高效修正，提高了增减材复合制造技术直接成型零件的表面质量，修正成形过程中出现的层位移，避免位移偏差积累导致成型件变形及尺寸精度问题，消除了制造过程产生的内部缺陷，提升零件内部质量。

技术领域

本发明涉及增减材复合制造领域，特别是涉及一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法。

背景技术

增材制造技术通过对三维模型进行分层切片处理，再根据切片数据由下而上逐层添加材料堆积形成三维实体。在传统机加工减材制造中由于刀具限制，在一些结构造型较复杂产品的加工上存在困难，而增材制造技术则支持多自由度设计，突破了传统机加工行业的限制，能够快速制造出结构复杂的模型，灵活性好且利用率高，有效实现产品的轻量化，因此国内外在航空航天、汽车、船舶、医疗、军工等行业的应用日益增加。

但是现阶段增材制造技术工艺尚不成熟，在技术应用过程中仍然面临一些成型件质量问题，如在增材制造加工过程中常常难以避免逐层的热应力积累，以及边缘粉末容易受热熔融而粘接到成型轮廓等问题，导致成型件不能直接投入使用，通常需要进行一系列后处理才能满足表面质量、尺寸精度以及力学性能要求。当成型缺陷过多产品质量达不到要求时，已成型部分报废，并且需要一次或多次进行优化试验进行成型件质量提升，此外，严重的成型缺陷甚至会导致成型失败，损伤设备部件，导致极大的资源和人力浪费。

针对增材制造的成型质量问题，将增材制造技术与减材制造技术结合，既能够通过增材实现快速成型，又可以通过减材将缺陷去除。因此，增减材复合制造办法的相关研究对提高产品质量和加工效率具有重要意义。文献1，公开号为CN109262268A的中国发明专利申请公开了一种增减材一体化制造设备及其增减材制造工艺，利用机械手臂夹持焊枪和所述送料装置，洗削臂进行减材加工作业，该方法使作业空间需求增大，加工过程变得更加繁琐；文献2，公开号为CN108311697A的中国发明专利申请公开了一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置与方法，方法中结合SLM成型模式与修整模式，利用飞秒激光对缺陷进行修正，但该方法未提出实时检测成型缺陷办法，并不能实现缺陷的实时准确修正；文献3，公开号为CN108489986A的中国发明专利申请公开了一种增材制造在线检测及修正方法，该方法通过检测系统定位缺陷后进行选择性激光重熔，其修正激光与增材激光同源，修正过程中不能保证将缺陷修正，甚至可能再次产生成型缺陷。目前解决成型缺陷问题的主要手段还是工艺参数调整以及后期表面处理，行之有效但是增加了人力时间及资源的耗费。

增减材复合制造在实现复杂构件快速成型的基础上，提升成型质量，将增材制造与减材制造优势同时展现出，与实时检测技术的结合，将能够及时发现缺陷并将其修正，有效地提升加工效率，减少成型失败导致的资源浪费，进一步体现增减材制造价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法，这种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法能够及时、有效去除成型缺陷，提高成型内部及表面质量、尺寸精度，提高加工效率，能够在同一成型设备上实现增减材制造。采用的技术方案如下：

一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将待加工产品的三维模型沿堆叠方向进行切片处理，切成多个切片层，并根据切片层的厚度及表面质量要求设置材料成型工艺参数；

步骤2、根据切片层的厚度要求进行铺粉；

步骤3、判断成型区是否存在铺粉缺陷，如果是，返回步骤2进行再次铺粉，如果否，执行步骤4；