[发明专利]一种电弧增材制造-旋压复合加工装置及方法

权利要求书

1.一种电弧增材制造-旋压复合加工装置，其特征在于，包括旋压机构和熔积成形机构，其中：

所述旋压机构包括机床(41)和旋压头(12)，其中，所述旋压头(12)通过主轴(13)安装在所述机床(41)上，所述主轴(13)用于带动旋压头(12)旋转并实现三个垂直方向的移动；所述旋压头(12)包括旋压座(23)和滚珠(24)，所述滚珠(24)安装在所述旋压座(23)底部的圆弧槽内；所述滚珠(24)共有三个，且周向均匀安装在所述旋压座(23)底部；所述滚珠(24)一半安装在旋压座(23)底部的圆弧槽内，即滚珠(24)轴线与旋压座(23)底面平齐；所述旋压座(23)底面还安装有支承片，该支承片上开设有弧形槽，用以托起所述滚珠(24)；

所述旋压头(12)各部分尺寸满足如下关系式：

其中，θ为待加工曲面的最大曲率角度，D为滚珠直径，d为支承片厚度，m为滚珠与旋压座边缘的距离，h为支承片下端与旋压座边缘的距离；

所述熔积成形机构包括移动轨道(433)、机器人(43)和热源发生器(11)，其中，弧形的移动轨道(433)围绕设置在所述机床(41)周围，所述机器人(43)活动安装在该移动轨道(433)上，所述热源发生器(11)安装在所述机器人(43)末端。

2.如权利要求1所述的电弧增材制造-旋压复合加工装置，其特征在于，所述旋压座(23)的横截面半径R满足L2R，其中，L的确定方式如下：根据预设的零件曲面分层，找到曲面分层中所有的凹陷区域，对每个凹陷区域，确定该凹陷区域的最低点P，在P点上方高度H处作与凹陷区域相交的水平面，得到闭合轮廓C，该闭合轮廓C与预设的加工路径有多个交点，分别计算闭合轮廓C内过各交点的内切圆直径，其中的最小值为L。

3.如权利要求2所述的电弧增材制造-旋压复合加工装置，其特征在于，所述高度H等于滚珠(24)在旋压座(23)下端露出的高度加上一层焊道的高度。

4.如权利要求1-3任一项所述的电弧增材制造-旋压复合加工装置，其特征在于，所述移动轨道(433)为环形或半环形。

5.一种电弧增材制造-旋压复合加工方法，采用如权利要求1-4任一项所述的加工装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

机器人(43)沿移动轨道(433)运动，同时带动热源发生器(11)按预设加工路径进行熔融金属堆积；主轴(13)带动旋压头(12)跟在热源发生器(11)的后面并沿着热源发生器(11)的轨迹移动，在金属材料还未完全凝固时，旋压头(12)旋转并碾轧熔融金属堆积处，以细化晶粒并使成形零件表面光滑。

6.如权利要求5所述的电弧增材制造-旋压复合加工方法，其特征在于，所述热源发生器(11)为焊枪，加工时倾斜焊枪，倾斜方向为焊道的行走方向。