[发明专利]金属材料三维成形系统复合铣削方法

摘要

本发明涉及一种金属材料三维成形系统复合铣削方案。本发明提供了一种方案、系统和其相应的装置,能够实现高效率的进行三维成形物的制造，而且还能同时对成形物进行一次铣削加工，这样可以减少后期的加工的工序缩短制造周期节约资金。并且本方案通用性好可以用于各种数控运动系统的升级和改造，使其升级后,可而具备金属材料三维成形的能力和对三维成形物的后续加工能力。

主权项

1.金属材料三维成形系统复合铣削方法，设计了相应的三维模型处理工艺，成形铣制工艺，其中成形铣制工艺还包括热熔成形工艺、成形工序和铣制工序的切换方法、相应的机械结构；三维模型处理工艺为：将一个三维模型分成内外轮廓模型和内实体模型，将内外轮廓模型作为铣制路径，将内实体作为成形头的成形路径，分别生成STL文件，然后再将两个文件合成一个文件后进行切片生成控制代码，在具备控制代码以后，将代码导入数控运动系统进行成形铣制工艺，成形铣制工艺为：在控制代码的控制下反复，有顺序的进行成形工序和铣制工序两个步骤，直到三维成形物完全制作完成，先成形一层或多层再进行铣制，铣制工序中铣刀会沿着成形物的轮廓走一圈，在铣制过程开始时，控制器会控制电机下降到位，并使电机转动，铣刀会移动到铣制位置，铣刀由电机驱动开始转动，控制器会将吸屑器打开，通过吸屑口将金属屑吸除，在铣制工序完成时吸屑器会关闭，铣刀会停止运动，铣头的铣刀会移动到不妨碍成形头继续进行成形工序的位置；其中成形头工作步骤为：当开始进行成形工序时，效应器移动到指定位置，送丝轮电极转动将金属丝送入成形头，当金属丝通过料管进入铜管线圈的加热范围时，会被铜管线圈产生的高速变化的磁场所加热，铜管线圈中有流动的水给铜管线圈降温，当金属丝被成形头内的铜管线圈加热熔化后继续运动穿过料管运动到成形台时送丝轮电极与成形台形成通路，热熔的金属丝被再次加热，如果成形台上有正在制造的三维成形物，当热熔的金属丝接触到三维成形物上一次成形的表面时，上一次成形的表面会被再次热熔，新输送来的金属材料会和己经成形的金属材料紧密的结合为一体，在进行第二次热熔时电阻焊焊机的电能以脉冲方式输出，通过调节脉冲频率、脉冲能量、脉冲宽度这三个量控制成形效果，在以上步骤进行的同时冷气喷口会源源不断的喷出低温的惰性气体，通过控制冷却速度的方法配合第二次热熔，通过快速冷却，使正在沉积的金属层表面冷却至半熔融状态，而内部完全热熔使之与接触面完全熔合，并且这种方法还能使热熔的金属液在成形表面上不会四处流动，提高了成形精度，在成形工序的两个过程中，通过红外传感器对加热效果进行检测，反馈的数据用于调节两个加热步骤所输出的能量大小；成形和铣制切换方法的步骤为当成形工序完成时成形头停止工作并将金属丝回抽2至7毫米，并减小成形头内的加热功率，效应器将铣头移至开始走刀的位置，当控制模块接收到开始铣制的控制信号时，铣头上的电磁铁通电与限位器配合将电机下降到位，然后同时控制电机转动和吸屑器工作，在铣制时产生的金属屑会四处飞溅，由于吸屑器在铣制过程中的工作，加工时产生的金属屑会经由吸屑口和吸屑管被吸入吸屑器收集起来，数控运动平台连接效应器控制铣刀的行径路径进行铣制，当铣制工序完成时电磁铁断电，电机上升归位并关闭电机运转和吸屑器的运转铣制工序结束，铣制工序结束后由控制代码决定是否继续进行成形工序；机械结构：成形头和铣头一起固定在称为效应器的平台上，效应器连接着数控运动系统，通过效应器上成形头和铣头互相切换高低位置以切换成形工序和铣制工序，当进行成形工序时电磁铁不通电不吸合限位器，铣刀高于成形头，铣刀的位置不能接触到三维成形物，当铣制工序时，电磁铁通电吸合限位器，电磁铁通电配合限位器，将电机下降到铣制位置，这时铣刀的位置低于成形头，可以接触到三维成形物，由于使用铣刀和成形头上下切换和位置移动的方法进行铣制工序和成形工序的切换，效应器可以与数控加工平台自由连接或分离，在三维成形物完全成形后，数控运动系统可以自动卸下效应器从刀库中安装上其他功能模块继续进行精加工。