[发明专利]一种基于声透镜的3D打印零件抛光装置及方法

说明书

本发明公开了基于声透镜的3D打印零件抛光装置及方法。该装置包括：基座、超声换能器、工业机器人、超声电源、声透镜和敞口容器。安装在工业机器人末端的超声换能器，根据工业机器人规划的路径调整运动轨迹，超声换能器将超声电源的高频电激励转换为高频振动，声透镜将超声振动产生的能量汇聚在待加工件的抛光点上，再由工业机器人带动超声换能器按照系统预先规划号的路径对待加工工件进行表面抛光。此种面向3D打印零件的智能机器人超声聚焦流体抛光方法能够抛光复杂的构件、组件或者细小的内孔结构件等。

技术领域

本发明涉及精零件抛光技术领域，特别是涉及一种基于声透镜的3D打印零件抛光装置及方法。

背景技术

3D打印是一种增材制造技术，原理先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件进行三维建模，再将建成的三维模型“分割”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。3D打印能够打印非常复杂的构件或组件，但是打印好的零件表面上有许多浮粉，即使经过喷砂处理仍然达不到我们对它的使用要求，还需要对3D打印零件进行高质量的表面抛光处理，但3D打印零件一般都是结构非常复杂的构件、组件或者细小的内孔结构件，难以通过传统的抛光技术进行抛光处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于声透镜的3D打印零件抛光装置及方法，用以克服传统机械抛光效率低、抛光质量差、成本高的缺点，同时解决传统的抛光技术无法对结构复杂的细小内孔结构的3D打印零件进行抛光的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于声透镜的3D打印零件抛光装置，包括：基座、超声换能器、工业机器人、超声电源、声透镜和敞口容器；

所述敞口容器，安装在所述基座上，所述敞口容器内盛有抛光液，待加工工件浸在所述敞口容器的抛光液中；

所述工业机器人，安装在所述基座上，末端连接有所述超声换能器，所述工业机器人用于控制所述超声换能器的移动；

所述超声电源，与所述超声换能器连接，用于产生高频电激励，

所述超声换能器，用于将高频电激励转换为高频振动；

所述声透镜，夹持在所述超声换能器的振幅输出端，用于将高频振动汇聚在待加工工件表面上。

可选地，所述声透镜与待加工工件之间的距离为0.09m-15mm。

可选地，所述超声换能器发出超声波的频率为15KHz～20MHz。

可选地，还包括：连接件，所述超声换能器通过所述连接件固定在所述工业机器人末端的法兰上。

可选地，还包括：机器人控制器，与所述工业机器人连接，用于控制所述工业机器人的移动轨迹。

可选地，还包括：系统控制柜，与所述机器人控制器连接，用于对所述工业机器人运动学与动力学进行解析运算，与所述机器人控制器进行通信，实现对所述超声换能器移动轨迹的控制。

可选地，所述声透镜为平-凹声透镜、平-凸声透镜、双凸面型声透镜或双凹面型声透镜；所述声透镜的材料为有机玻璃、环氧树脂或铝合金。

本发明还提供了一种基于声透镜的3D打印零件抛光方法，所述方法应用于所述的基于声透镜的3D打印零件抛光装置，所述方法包括：

获取待加工的3D打印零件的三维模型图；

根据所述三维模型图确定抛光路径；

将所述抛光路径转换为三维空间坐标；

对工业机器人运动学与动力学进行解析运算，得到工业机器人的各关节转角；

根据所述各关节转角得到工业机器人末端位姿坐标；