[发明专利]双机械臂激光-等离子复合铣削增减材制造设备与方法

权利要求书

1.一种双机械臂激光-等离子复合铣削增减材制造设备，其特征在于，包括成型密封室、保护气气瓶、特制刀具库、集成控制系统、铣削机械臂、两轴变位机、熔池监控系统、增材机械臂、沉积增材系统以及铣削加工系统；

成型密封室设有密封接头，用于外部管线的接入；增材过程中由保护气气瓶通过密封接头向成型密封室内提供惰性气体进行保护；

特制刀具库、两轴变位机、熔池监控系统、增材机械臂以及铣削机械臂均位于成型密封室内；增材机械臂和熔池监控系统位于两轴变位机的一侧，铣削机械臂位于两轴变位机另一侧；

两轴变位机用于提供C轴和A轴方向的转动；

两轴变位机设有加热垫，用于对加工零件进行加热；所述加热垫通过电缆与成型密封室外部的预热装置连接；预热装置使加热垫温度达到800℃；

沉积增材系统包括等离子束送丝式焊炬、等离子束送粉式焊炬、送丝机、送粉器、等离子束焊机、激光熔覆头、激光器以及水冷机；等离子束送丝焊炬分别与送丝机和等离子束焊机相连接；等离子束送粉式焊炬分别与送粉器和等离子束焊机相连接；水冷机分别与等离子束焊机和激光器相连接；保护气气瓶分别与送粉器、等离子束焊机和激光熔覆头相连接；激光熔覆头分别与激光器、水冷机和送粉器相连接；

增材机械臂通过定制快接法兰盘进行激光熔覆头、等离子送粉式焊炬和等离子送丝式焊炬装夹切换；

铣削加工系统包括空气压缩机、高速电主轴、刀夹和高速铣削刀具；铣削机械臂通过法兰盘与高速电主轴相连接；高速电主轴通过刀夹对高速铣削刀具进行装夹切换；空气压缩机与高速电主轴相连接；

所述等离子束送丝焊炬、等离子送粉式焊炬、激光熔覆头和高速铣削刀具均设置于特制刀具库内；

熔池监控系统搭载有高速相机、红外相机和光电二级管，用于实时采集熔池流场和温度场的数据；

所述沉积增材系统、铣削加工系统、熔池监控系统分别与集成控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两轴变位机提供的C轴转角范围不受限制，A轴转角范围为±110°。

3.一种基于权利要求1-2所述设备的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将待加工工件的加工路径文件导入集成控制系统中，设置加工参数；

(2)保护气气瓶向成型密封室中通入保护气体，预热装置通过加热垫对待加工工件进行预热；

(3)预热到设定温度后，增材机械臂通过快接法兰盘抓取等离子送丝式焊枪或等离子送丝式焊枪或激光熔覆头；

(4)增材机械臂按照设定路径及参数对工件进行增材制造工作；

(5)加工若干层后，增材制造工作自动暂停并通过熔池监控系统对已加工零件进行扫描，对比实际加工高度与设定高度，若存在高度差则进行补偿；

(6)循环步骤(4)和(5)，直至加工到预定尺寸；

(7)铣削机械臂抓取高速铣削刀具对零件进行铣削工作，加工完成且待工件降至室温后，取出工件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)共待加工工件的加工路径文件制备方法为：

(1-1)将待加工工件导入专用预处理软件进行加工计划分析和预留加工余量，对待加工工件进行切片得到切片文件；

(1-2)将切片文件导入专用路径规划软件中，进行加工路径规划，得到加工路径文件；

(1-3)将加工路径文件导入专用仿真软件中进行仿真模拟。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若干层为5-8层。