[发明专利]一体式电弧3D打印增减材制造系统与增减材加工方法

说明书

本发明提供一种一体式电弧3D打印增减材制造系统与增减材加工方法，包括双柱龙门系统、多轴机器人、纵向行驶滑轨、法兰连接件、减震组件、电弧增材打印系统、铣削减材加工系统及毫克能加工系统；双柱龙门系统可沿着纵向行驶滑轨移动；多轴机器人倒挂安装在双柱龙门系统的龙门横梁处，并可沿着龙门横梁移动。电弧增材打印系统、铣削减材加工系统以及毫克能加工系统均连接到法兰连接件上。法兰连接件与铣削减材加工系统及毫克能加工系统与之间均连接有减震组件；电弧增材打印系统位于增材制造加工方向的前部，铣削减材加工系统与毫克能加工系统依次位于电弧增材打印系统的后方，本发明可去除应力、降低气孔率及变形量，提高打印层的表面强度。

技术领域

本发明涉及电弧增减材制造技术领域，具体而言涉及一种一体式电弧3D打印增减材制造系统与方法。

背景技术

电弧增减材复合制造技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新兴技术。丝材电弧增材制造(WAAM)，因其在金属增材制造中具有制备成本低、沉积效率高、材料利用率高等优势而备受关乎，尤其是电弧增减材复合制造对于大型框架构件上肋板或类似薄壁墙体、筋板等构件的加工十分适合，可以实现降低制造成本和提高生产效率，但因其热输入高、成型精度相对较低，使得其工业应用存在一定局限性。同时，增材后控形减材制造的切削问题不同于传统的去除加工，也受增材沉积表面不均匀性、增材余热和残余应力等因素影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种一体式电弧3D打印增减材制造系统与方法，实现不拆卸样件的情况下的电弧打印后的精加工，并且可去除应力，降低气孔率及变形量，提高打印层表面强度与力学性能。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种一体式电弧3D打印增减材制造系统，包括双柱龙门系统、多轴机器人、纵向行驶滑轨、法兰连接件、减震组件、电弧增材打印系统、铣削减材加工系统以及毫克能加工系统；

所述纵向行驶滑轨，相对地设置，其定义Y方向；

所述双柱龙门系统，被设置成可沿着所述纵向行驶滑轨移动，所述双柱龙门系统的立柱定义Z方向；

所述多轴机器人，倒挂地安装在双柱龙门系统的龙门横梁处，并可沿着龙门横梁移动，所述龙门横梁定义X方向；

所述电弧增材打印系统、铣削减材加工系统以及毫克能加工系统均连接到法兰连接件上，并通过法兰连接件与所述多轴机器人连接；其中，法兰连接件与铣削减材加工系统之间以及法兰连接件与毫克能加工系统与之间均连接有减震组件；

所述电弧增材打印系统位于增材制造加工方向的前部，所述铣削减材加工系统与毫克能加工系统依次位于电弧增材打印系统的后方，并且铣削减材加工系统与毫克能加工系统可绕电弧增材打印系统旋转，使得打印过程中铣削减材加工系统以及毫克能加工系统二者始终位于电弧增材打印系统的正后方。

优选地，电弧增材打印系统包括用于增材制造的电弧焊枪，所述电弧焊枪与焊接电源相连，对送丝机送入电弧焊枪并到达基板表面的焊丝进行电弧增材制造加工，电弧焊枪内部设置有保护气通道，用以将外部送入的保护气输送至基板表面。

优选地，铣削减材加工系统包括电主轴以及铣刀，电主轴通过上述减震组件连接到法兰连接件，所述电主轴带动铣刀快速旋转，完成对电弧增材打印系统打印的熔覆层的粗加工。

优选地，毫克能加工系统包括高频脉冲系统及毫克能加工刀头，高频脉冲系统驱动毫克能加工刀头对完成熔覆层粗加工的表面进行豪克能处理，实现精加工。

优选地，铣刀设置在电弧焊枪的后方50mm位置，所述毫克能加工刀头位于铣刀的后方30mm位置，并且电弧焊枪、铣刀、毫克能加工刀头在增材制造加工方向上共线。

根据本发明的第二方面还提出一种铝合金接合棱型圆环件的增减材加工方法，所述铝合金接合棱型圆环件的加工过程包括：