[发明专利]基于微控机器人的引弧诱导微爆轰柔性加工装置及方法

说明书

本发明公开一种基于微控机器人的高频引弧诱导微爆轰柔性加工装置及方法。该柔性加工装置包括：爆轰波发生器、工业机器人、末端执行器、微机控制系统、气体介质供给装置和可调高频脉冲电源。所述爆轰波发生器固定安装在工业机器人的末端执行器上，所述气体介质供给装置与微爆轰发生器中的上部电极的内腔连通，所述上部电极的下端口连接有下部喷嘴。所述可调高频脉冲电源的阴极、阳极分别与上部电极、下部喷嘴连接形成回路。所述微机控制系统用于控制工业机器人、气体介质供给装置、可调高频脉冲电源。该技术具有低能耗与低热损伤的优点，可实现加工过程的自动化、智能化，能灵活、精准、可控地实现对金属、陶瓷等材料的复杂型面的低成本高效加工。

技术领域

本发明涉及特种加工技术领域，具体涉及一种基于微控机器人的引弧诱导微爆轰柔性加工装置及方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

当前机械制造加工方法总体可分为材料成型、减材制造、增材制造三大类别，都是为了将材料制造成具有合格的精度尺寸形状与表面完整性的零件。材料成型也称为无屑加工，包括锻造、铸造、焊接等，主要适用于毛坯件的生产，通常后续还需采用减材制造方法进行多道粗精加工工序。当然，有一些极少数零件采用精密的铸造或锻造工艺也能实现一次性成型即能达到零件生产标准要求。

增材制造也俗称为3D打印或快速成型，运用离散-堆积的“自下而上”原理，由计算机辅助设计的零件三维数据驱动，将材料以特定形式逐层堆积，能快速精密地制造出复杂构型的零件。3D打印技术符合数字化、智能化制造的发展趋势，近年倍受广泛关注，成为了航天航空领域的钛合金等大型复杂关键结构件整体制造技术的研究热点。

减材制造又可分为机械加工、特种加工、复合加工三种类型。机械加工主要包括车削、铣削、钻削、磨削、刨削、拉削、研磨、珩磨等方法。对于金属材料，磨削通常用于精加工，研磨、珩磨用于超精密加工。然而，陶瓷等硬脆材料因为具有高硬度且易破碎的特性，当前大多采用金刚石砂轮磨削来实现粗加工，导致硬脆材料加工具有低效率与高成本。近些年国内外相继开发出了高速/超高速磨削、深切缓进给磨削、高速深磨磨削、ELID磨削等新型磨削技术，较好的提升了陶瓷等硬脆材料的加工效率。同时，研磨、抛光等光整加工技术也取得了较好的发展。特种加工技术通常是利用高能量加工的非接触式加工技术，按能源供给方式可分为微波加工、激光加工、等离子束加工、电弧加工、水射流加工等。特种加工克服了机械加工中“以硬克柔”的局面，更易于实现复杂形状的零件加工。然而，特种加工技术还须面临加工工艺不完善、加工设备成本高、能量利用率低、热损伤大等方面的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微控机器人的引弧诱导微爆轰柔性加工装置及方法，该技术具有低能耗与低热损伤的优点，可实现加工过程的自动化、智能化，能灵活、精准、可控地实现对金属、陶瓷等材料的复杂型面的低成本高效加工。为实现上述目的，本发明公开如下所示的技术方案。

在本发明的第一方面，公开一种基于微控机器人的引弧诱导微爆轰柔性加工装置，包括：爆轰波发生器、工业机器人、末端执行器、微机控制系统、气体介质供给装置和可调高频脉冲电源。其中：所述爆轰波发生器固定安装在工业机器人的末端执行器上，所述气体介质供给装置与微爆轰发生器中的上部电极的内腔连通，所述上部电极的下端口连接有下部喷嘴。所述可调高频脉冲电源的阴极、阳极分别与上部电极、下部喷嘴连接形成电流回路。所述微机控制系统用于控制工业机器人、气体介质供给装置、可调高频脉冲电源，实现不同的加工要求。

进一步地，还包括工件装夹平台，所述工件装夹平台设置在下部喷嘴的下方，以便于将待加工的工具可拆卸在工件装夹平台上，确保加工精度。

进一步地，所述末端执行器为机械手，在微机控制系统的控制下，所述机械能够携带作爆轰波发生器按照预定的轨迹对工件进行加工。