[发明专利]一种基于增减材制造的零件修复装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于机床设计领域。涉及激光熔覆修复装置，特别涉及一种基于增减材制造的零件修复装置。

背景技术

増材制造技术经过几十年的发展，在制造复杂结构零件方面相对于传统加工方式展现出了巨大优势。由于其具有制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。

由于工业生产的不断发展，对机械设备的要求不断提高，机械设备中出现了越来越多的复杂结构零件。某些关键零件可能因为局部的失效破坏就会对整个设备造成巨大影响而不得不将其替换。在某些特殊场合由于关键零件的局部破坏，短时间内无法找到可替换的零件，就可能带来巨大的损失。在这些情况下，零件的快速、高精度、高质量修复就具有重要的的意义。

目前的零件修复设备具有诸多的不足。传统的堆焊修复技术自动化程度低、对手工操作依赖程度较高，这样大大降低了修复质量的可靠性。现有的基于激光熔覆的修复设备因为存在着増材修复与铣削仿形等机加工工艺分离的问题，自动化程度依然不高，而且由于零件结构破坏的随机性、复杂性，修复设备很容易与零件发生干涉，导致现有的修复设备加工能力非常有限。

因此，研制一种自动化程度高、使用范围广、修复质量好的设备非常有必要。

发明内容

本发明提供一种基于增减材制造的零件修复设备及其使用方法。利用非接触式的图像扫描技术，可以获得受损零件的三维图像，而且不受零件材料的限制。利用增减材复合工艺的修复技术可以提高修复过程的自动化程度，而且使得修复过程不受零件破坏部分结构的限制。本发明的装置及其使用方法能够快速、高精度、高质量修复机械设备的零部件。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种基于增减材制造的零件修复装置：

一种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身和工作台，其特征在于：床身上部设有并联夹持装置，床身侧部设有三维扫描仪、增材制造模块固定机构、减材加工模块固定机构。增材制造模块固定机构上放置有增材制造模块。减材加工模块固定机构上放置有减材加工模块。工作台位于并联夹持装置的下方。

一般，零件修复装置的床身具有4-6个侧壁；或床身的(水平方向)横截面呈现为圆形，即，没有严格分为几个侧壁。作为优选，增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离d为10cm-4m，优选20cm-3.5m，更优选40cm-3m，更优选50cm-2.5m，更优选70cm-2.2m，更优选90cm-2.0m。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的同一侧且相邻设置时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d比较短，例如为10-100cm，如20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm或90cm。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的相对两侧时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d比较远，例如为70cm-4m，优选90cm-3.5m，更优选1m-3m，更优选1.2m-2.5m，更优选1.3m-2.2m，更优选1.5m-2.0m。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的相邻两侧时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d例如是50cm-2.5m，更优选70cm-2.2m，更优选90cm-2.0m，也就是说，介于上述两种情况之间。

工作台可固定或可移动。一般，工作台位于零件修复装置的床身的底部的中心位置之上或居中设置。

动平台(303)与零件夹持装置(201)之间的垂直距离大于增材制造模块或减材加工模块的高度。

在本发明中，所述并联夹持装置包括滑台、连杆、动平台、导轨和夹持装置。导轨固定在床身上。滑台与导轨(滑动式)连接。连杆连接滑台和动平台。动平台的下方设有夹持装置。

作为优选，连杆通过第一虎克铰与滑台连接。动平台通过第二虎克铰与连杆连接。

在本发明中，所述并联夹持装置包括2-20个滑台，优选3-10个滑台。每个滑台配有独立的导轨。滑台在导轨上滑动，每一个滑台与一根连杆连接。

作为优选，并联夹持装置还包括滑台驱动装置。每台滑台驱动装置驱动一个滑台。

在本发明中，所述增材制造模块包括激光头、喷嘴、光纤、送粉器及激光器。激光头通过光纤与激光器连接。喷嘴安装在激光头上。送粉器连接喷嘴。

作为优选，喷嘴为同轴送粉喷嘴。

在本发明中，所述减材制造模块包括减材工具头、减材工具头驱动装置。减材工具头与减材工具头驱动装置连接，减材工具头驱动装置驱动减材工具头。

作为优选，减材工具头为铣刀、砂轮中的一种或两种。