[发明专利]一种激光辅助增减材复合加工装置及方法

说明书

本发明提供了一种激光辅助增减材复合加工装置及方法，该装置包括：架体、激光辅助增材制造组件和减材切削组件，激光辅助增材制造组件包括激光头和送丝喷嘴，激光头的侧面设有竖直方向的第一导轨，送丝喷嘴设在激光头的末端，适于将焊丝送至增材制造激光源的激光焦点处；架体包括支座和支架，支架与激光头平行设置，支架的侧面设有适于与第一导轨相配合的第一运动单元，第一运动单元与第一导轨滑动设置，以调整激光头相对支架沿竖直方向运动，支架垂直设在支座上，支架和支座滑动连接，以调整支座与激光头的间距；减材切削组件包括铣削刀具，铣削刀具与激光头平行设置，并设在支座远离支架的一侧上。该装置结构紧凑、制造成本低，适于现场作业。

技术领域

本发明涉及金属零件增减材制造技术领域，具体而言，涉及一种激光辅助增减材复合加工装置及方法。

背景技术

传统的减材制造方法渐渐无法满足近年来工业领域高端零件设计与快速制造越来越迫切的需求。近年来，兴起的增材制造技术由于其一系列优点，例如快速、灵活、节省成本等，很好地弥补了传统制造方法的不足，适合复杂零件的快速制造。

与选区激光熔化金属3D打印(SLM)技术相比较，激光辅助增材制造(LAAM)技术尤其适用于对大尺寸金属零件的制造及修复过程。为了更好地适应对具有复杂结构金属零件或冲压模具精密、高效制造和修复的市场需求，解决激光增材制造之后减材刀具不可达的现实难题，将激光辅助增材制造技术与传统减材技术相结合而提出的激光辅助增减材复合制造技术已然成为了行业研究和产品研发的热点。通过增材和减材的结合，成形零件的表面粗糙度和成形精度都能够在减材过程中得到保证，复杂零件的中空部位和内孔可以通过成形过程中的减材切削来加工，避免了纯增材制造方法中难以去除的支撑结构，极大地提高了制造效率和加工质量。

目前，激光增减材复合制造平台设计中，主要采用两个或多个工业机器人分别完成激光增材和机械减材工序能够充分发挥机器人柔性加工的特点，凭借其在自由度和可达性上的优势更适于对大型复杂结构金属零件的制造。然而，采用多个机器人将显著增加设备的制造成本，多个机器人协调配合也使路径规划和坐标系设置更加复杂。虽然也可以采用单机器人与龙门机床相配合以避免多机器人协调配合的难题，但是硕大的龙门机床将显著增加设备的占地面积，也无法实现现场作业。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中激光增减材复合制造平台的制造成本高，占地面积大，难以现场作业中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种激光辅助增减材复合加工装置，包括：架体、激光辅助增材制造组件和减材切削组件，其中，

所述激光辅助增材制造组件包括激光头和送丝喷嘴，所述激光头的侧面设置有竖直方向的第一导轨，所述送丝喷嘴设置在所述激光头的末端，并适于将焊丝送至增材制造激光源的激光焦点处；

所述架体包括支座和支架，所述支架与所述激光头平行设置，且所述支架的侧面设置有适于与所述第一导轨相配合的第一运动单元，所述第一运动单元与所述第一导轨滑动设置，以调整所述激光头相对支架沿竖直方向运动，所述支架垂直设置在所述支座上，且所述支架和所述支座滑动连接，以调整所述支座与所述激光头的间距；

所述减材切削组件包括铣削刀具，所述铣削刀具与所述激光头平行设置，并设置在所述支座远离所述支架的一侧上。

优选地，所述支座靠近所述支架的一侧设置有第二导轨，所述支架上设置有与所述第二导轨相配合的第二运动单元，所述支架远离所述支座的一侧设置有适于与机械手连接的连接座。

优选地，所述支架的侧面还设置有调节钮，所述调节钮包括第一调节钮和第二调节钮，所述第一调节钮适于调整所述激光头相对所述支架沿竖直方向运动，所述第二调节钮适于调整所述支座与所述激光头的间距。