[发明专利]一种提高电弧增材表面精度的增材系统及方法

权利要求书

1.一种提高电弧增材表面精度的增材系统，其特征在于，包括增材制造机器人(1)，激光加工机器人(6)和控制系统；

所述增材制造机器人(1)用于增材制造；

所述激光加工机器人(6)包括扫描机构，通过扫描机构对某层增材表面三维轮廓形貌进行扫描，将提取的信息导入到控制系统中，分析该层的表面精度，生成对应的激光加工机器人的移动路径，激光加工机器人(6)根据生成的移动路径对增材过的焊缝进行重熔加工。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描机构为CCD相机，所述CCD相机固定在激光加工机器人(6)的手臂上。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括侧面约束成形装置，增材制造过程中，侧面约束装置始终与增材制造熔池的侧面保持充分接触，使熔池在装置的约束下凝固成形。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述侧面约束成形装置包括夹具和成形模具，使用夹具将侧面约束成形模具固定在工作台上。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的系统进行增材的方法，其特征在于，增材制造机器人(1)在完成一层增材制造成形后，扫描机构对增材过的一层焊缝的外观三维轮廓形貌进行扫描，将提取的信息导入到计算机中，分析该层的表面精度，生成对应的激光加工机器人的移动路径；激光加工机器人(6)根据生成的移动路径对增材过的焊缝进行重熔加工；重复上述步骤，直至增材制造样件的完成。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤(1)：根据待增材样件的外观几何尺寸，使用SolidWorks软件进行三维模型的建立，导入到计算机软件中并生成增材制造路径；

步骤(2)：打开增材制造机器人系统设备的开关，打开激光加工机器人系统设备的开关，打开保护气，清理基板并将基板固定在工作台上；

步骤(3)：使用夹具将侧面约束成形模具固定在工作台上，调整侧面约束成形装置的位置，侧面约束装置始终与增材制造熔池的侧面保持充分接触；根据需要增材成形样件的材料、形状尺寸选择合适的工艺参数；

步骤(4)：增材制造机器人在基板上完成一层增材制造成形后，将机器人手臂移动到安全点；

步骤(5)：将CCD相机固定在激光加工机器人手臂上；随着激光加工机器人手臂的移动，CCD相机对基板上增材过的一层焊缝的外观三维轮廓形貌进行扫描，将提取的信息导入到计算机中，分析该层的表面精度，生成对应的激光加工机器人的移动路径；

步骤(6)：激光加工机器人根据步骤(5)生成的移动路径对增材过的焊缝进行重熔加工，消除表面道与道之间的搭接痕迹或者其他原因造成的不平整，提高表面的精度，将激光加工机器人手臂移动到安全点位置；

步骤(7)：等待增材样件冷却到80-120℃，增材制造机器人根据增材路径进行下一层增材制造；

步骤(8)：重复步骤(4)至步骤(7)，直至增材制造样件的完成；

步骤(9)：关闭保护气以及增材制造系统和激光加工机器人系统，待基板完全冷却后，松开柔性固定装置，松开侧面约束成形装置，取下基板以及增材成型件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述保护气为氩氧气：98.5％Ar+1.5％O₂。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊丝为316L不锈钢焊丝，增材制造时送丝速度为6.5m/min、焊接速度为5mm/s、保护气体流量25L/min。