[发明专利]一种基于增减复合制造工艺表面质量的处理方法

说明书

本发明公开了一种基于增减复合制造工艺表面质量的处理方法，涉及金属增材制造(3D打印)技术领域，其技术方案要点是：确定了增减复合制造工艺中的复合工艺路径规划、复合制造坐标协同获取、熔池视觉传感动态特征获取、减材铣削时机获取、复合成形表面质量控制、工艺参数数据采集及反馈在内的一整套工艺及方法。本发明更好地实现了增减材工艺制造的柔性衔接，即可以加工具有复杂特征结构的零件，又能保证其加工精度和表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及金属增材制造(3D打印)技术领域，更具体地说，它涉及一种基于增减复合制造工艺表面质量的处理方法。

背景技术

增材制造技术在构建复杂几何零件(异型结构)时具有明显的优势，成形尺寸自由可实现各类尺寸零件的制造、可成形传统机械加工工艺难以制造甚至不能制造的具有复杂特征结构的零件。然而，大部分通过增材制造技术得到的零件，由于层梯效应的影响，其精度与表面质量不能达到实际的需要。而传统的加工工艺，如铣削加工，具备加工精度高、表面粗糙度好等优势，可以弥补增材制造技术的上述不足。

目前的多数增减材设备，在增减材交替加工时，对铣削过的表面基础上再进行增材时，由于其搭接率的变化，会出现积瘤低落和粉末飞溅的现象，进而影响减材铣削加工的表面粗糙度，造成表面质量降低，如何更好地实现增减材工艺的柔性衔接并保障成形表面的尺寸精度及表面粗糙度是目前迫切需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于增减复合制造工艺表面质量的处理方法，解决增减材制造过程中工件表面质量不符合实际需求的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于增减复合制造工艺表面质量的处理方法，包括，

确定增减材复合制造工艺运动轨迹的操作序列；

建立增、减材工件坐标系，采用圆形对点法使空间序列任意点在增、减材工件坐标系完成坐标协同；

通过实时图像分析算法对溶池进行特征提取获取熔池视觉传感动态特征；

根据增材缺陷或以增材层数、打印高层为交互信号获取减材铣削时机；

构建成形质量精度辨识体系，应用分段重复法清除积瘤获取复合成形表面质量。

现有技术中，若工件坐标不协同，会造成减材吃刀量不对等，出现打刀现象，进而影响后续减材加工表面质量。本发明在增、减材坐标协同时采用机器人坐标转换，分别建立对应的工件坐标系，使世界坐标系上空间序列的任意点在增、减工件坐标系下可唯一表示，然后采用“圆形对点法”针对某种工艺下的增材工件坐标系进行处理完成坐标协同。避免因坐标不协同影响后续减材加工表面质量，并通过实时图像分析算法对溶池进行特征提取获取熔池视觉传感动态特征，根据熔池视觉传感动态特征获取熔覆质量特征，以出现的过熔等缺陷为时机进行闭环反馈控制自动铣削以保证下次增材成形质量，再结合后续获取的减材铣削时机和应用分段重复法清楚积瘤进一步的提升工件的表面质量。

进一步的，绘制工件的三维模型作为输入，输出运动轨迹的复合操作序列，对复合操作序列进行优化生成最优加工余量的复合加工路线。

进一步的，采用圆形对点法对增材工件坐标系进行逐次修正，打印一定高度的工件，在 X、Y轴方向上多次比较空间点坐标计算值的差值，若差值小于目标值，则完成坐标协同。

进一步的，在增材工件坐标系中以工件的圆心为中点，在X、Y轴上依次找四个点，按照公式计算与工件坐标系原点的差值，目标值取值为±0.01mm；其中， X_n表示X轴上第n次找坐标点的坐标值，X_n+1表示X轴上第n+1次找坐标点的坐标值，Y_n表示Y轴上第n次找坐标点的坐标值，Y_n+1表示Y轴上第n+1次找坐标点的坐标值。