[发明专利]一种基于增材和强化的零件加工系统及方法

权利要求书

1.一种基于增材和强化的零件加工系统，其特征在于，包括：

双轴变位机，用于承载待加工零件，并带动所述待加工零件绕Y轴转动和绕Z轴转动；

增材强化加工头组件，基于激光束将粉末熔化并沉积至所述双轴变位机上，进行零件增材成形，同时所述增材强化加工头组件对所述待加工零件进行层间表面强化和整体表面强化；

机械臂组件，对所述待加工零件的三维模型进行切片，得到控制信号，并基于所述控制信号带动所述增材强化加工头组件工作；

所述机械臂组件包括控制模块、机械臂控制器、六自由度机械臂、控制气源、通气控制器、锁紧通道、断开通道和转换公盘；

所述控制模块对所述待加工零件的三维模型进行切片，得到所述控制信号；

所述机械臂控制器基于所述控制信号驱动所述六自由度机械臂带动所述增材强化加工头组件工作；

所述控制气源用于提供压缩气体；

所述通气控制器控制所述压缩气体进入所述锁紧通道，此时所述转换公盘与所述增材强化加工头组件锁紧；或所述通气控制器控制所述压缩气体进入所述断开通道，此时所述转换公盘与所述增材强化加工头组件断开；

所述增材强化加工头组件包括增材组件、超声冲击组件和超声滚压组件；

当进行零件增材成形时，所述增材组件与所述转换公盘锁紧；所述增材组件基于激光束将粉末熔化并沉积至所述双轴变位机上，进行零件增材成形；

当进行层间表面强化时，所述超声冲击组件与所述转换公盘锁紧；所述超声冲击组件将超声波能量转化为第一机械能对所述待加工零件层间进行层间表面强化；

当进行整体表面强化时，所述超声滚压组件与所述转换公盘锁紧；所述超声滚压组件将所述超声波能量转化为第二机械能对所述待加工零件进行整体表面强化。

2.根据权利要求1所述的基于增材和强化的零件加工系统，其特征在于，所述双轴变位机包括变位机机体、变位机Y转轴、变位机夹具、变位机Y转板、增材基板、变位机Z转板、变位机Z转轴和变位机控制器；

所述变位机Y转轴与所述变位机机体转动连接，所述变位机机体为所述变位机Y转轴和所述变位机Z转轴提供电源；

所述变位机夹具与所述变位机Y转轴固定连接，所述变位机Y转板与所述变位机夹具固定连接；

所述变位机Z转轴与所述变位机Y转板转动连接，所述变位机Z转板与所述变位机Z转轴固定连接；

所述增材基板设置在所述变位机Z转板上，用于承载所述待加工零件；

所述变位机控制器基于所述控制信号驱动所述变位机Y转轴绕Y轴方向进行转动，所述变位机控制器基于所述控制信号驱动所述变位机Z转轴绕Z轴方向进行转动。

3.根据权利要求1所述的基于增材和强化的零件加工系统，其特征在于，所述增材组件包括激光金属沉积头、增材母盘、送粉器、保护气源和激光发生器；

当进行零件增材成形时，所述增材母盘与所述转换公盘锁紧；

所述送粉器将所述粉末输送至所述激光金属沉积头；

所述激光发生器用于输出所述激光束至所述激光金属沉积头；

所述激光束聚焦投射在所述双轴变位机或待加工零件的表面将粉末熔化形成液态熔池，所述激光金属沉积头通过喷嘴将粉末喷射添加入液态熔池，进行零件增材成形；

所述保护气源用于输出保护气体至所述激光金属沉积头中，所述保护气体保护所述粉末不会因高温而与氧气发生氧化反应。

4.根据权利要求1所述的基于增材和强化的零件加工系统，其特征在于，所述超声冲击组件包括超声冲击母盘、超声冲击加工头和超声波发生器；

当进行层间表面强化时，所述超声冲击母盘与所述转换公盘锁紧；

所述超声波发生器输出所述超声波能量至所述超声冲击加工头；

所述超声冲击加工头将所述超声波能量转换为第一机械能，所述超声冲击加工头基于冲压头输出所述第一机械能对所述待加工零件层间进行层间表面强化。