[发明专利]金属零件增材制造控制系统与方法

权利要求书

1.一种金属零件增材制造控制系统，其特征在于，包括：

成型工作台；

成型基板，固定于成型工作台上；

增材制造装置，用于在所述成型基板上通过逐层堆积的方式进行增材制造；

应力消除装置，用于对成型基板上打印的金属零件进行应力消除；

换刀装置，所述增材制造装置和应力消除装置均固定于换刀装置上，所述换刀装置用于可实现对增材制造装置和应力控制装置两种工作头的上下切换；

控制系统，被设置通过换刀装置控制增材制造和应力消除两种工作模式切换；

其中，换刀装置切换增材制造模式，通过控制系统控制增材制造装置在成型基板表面进行零件增材制造的逐层堆积成型加工；换刀装置切换应力消除模式，控制系统控制应力消除装置对已成型零件层表面进行消除应力加工，然后再进行下一次增材制造-应力消除循环作业。

2.如权利要求1所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，所述增材制造装置包括加工头，用于完成金属材料增材工艺的逐层堆积制造，所述加工头的热源模式选择为激光、电弧、电子束中的一种，其成型材料为金属粉末或者金属丝材，其每一层层厚范围为0.1-2mm。

3.如权利要求1所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，所述应力消除装置由毫克能焊接应力消除设备和减震器组成。

4.如权利要求3所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，所述减震器连接在毫克能焊接应力消除设备与换刀装置之间，在切换至应力消除模式进行应力消除作业时，通过减震器吸收多余的振动能量。

5.如权利要求3所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，在应力消除模式下，所述毫克能焊接应力消除设备的工作触头与已成型零件层表面接触，并被设置以设定频率范围垂直于成型表面做高频振动。

6.如权利要求5所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，所述毫克能焊接应力消除设备的工作触头做高频振动的频率范围在20-40KHz，输出振幅范围为30-50μm，移动速度20-40m/h。

7.如权利要求5所述的金属零件增材制造控制系统，其特征在于，所述换刀装置通过改变增材制造装置和应力消除装置在加工高度方向上的相对位置，来控制实现对两种工艺模式的切换。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的金属零件增材制造控制系统实现的金属零件增材制造控制方法，其特征在于，在增材制造金属零件的过程中，按照以下方式进行打印与应力消除复合工艺：

(1)控制系统按照预设加工轨迹控制增材制造装置在成型基板上堆积预定层数的待成型零件的堆积层；

(2)控制系统控制换刀装置切换加工模式，即将增材制造装置的加工头收回，切换为应力消除工作模式；

(3)控制系统按照预设加工轨迹控制应力消除装置以一定的频率，在已成型的堆积层表面进行高度方向的高频振动和水平方向的位移运动，完成应力去除加工；

(4)控制系统控制换刀装置切换加工模式，应力消除装置的工作触头收回，系统切换为增材加工工作模式；

(5)重复(1)至(4)过程，直至完成零件的增材制造。

9.如权利要求8所述的金属零件增材制造控制方法，其特征在于，其特征在于，所述应力消除装置为毫克能焊接应力消除设备，在应力消除模式下，其工作触头与已成型的堆积层表面接触作高频振动，振动的频率范围在20-40KHz，输出振幅范围为30-50μm，移动速度20-40m/h。

10.如权利要求8所述的金属零件增材制造控制方法，其特征在于，所述预定层数为1-3层，每一层的层厚范围为0.1-2mm。