[发明专利]基于网络知识共享的智能化SLM加工系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明用于SLM加工领域的网络智能化系统，具体地说，是基于网络知识共享的智能化SLM加工系统及其运行方法。

背景技术

激光是20世纪60年代的新光源。由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特征而得到广泛应用。激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一。针对传统的加工方法，激光加工具有以下特点：

激光加工是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程中无″刀具″磨损，无″切削力″作用于工件；激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，工件热变形小，后续加工最小；激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合对复杂工件进行加工，是一种极为灵活的加工方法；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

目前激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

SLM是一种基于快速成型原理的快速激光加工技术。它能利用激光束，把金属或合金粉末选区溶化，并逐层堆积成一个冶金结合、组织致密的实体。该实体不需要进一步加工，经抛光或简单表面处理后可直接作模具、工件使用。其技术特点为：(1)直接制成终端金属产品，省掉中间过渡环节。(2)得到冶金结合的金属实体，密度100％。(3)SLM制造的工件有高的拉伸强度、较低的粗糙度(R_z为30～50μm)、高的尺寸精度(＜0.1mm)。(4)适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异型结构(如空腔)、用传统方法无法制造的复杂工件(如医学植入体)。(5)适合单件、小批量模具和工件的快速制造。SLM目前已成为国内外的研究热点。

激光与工件的相互作用是SLM加工的基础。激光束投射在工件表面时，部分能量被反射，部分被吸收，部分被传递出去，具体情况取决于工件类型和激光波长。在到达工件表面的光能中，被工件吸收的那部分能量是对工件加工有用的。光能以电子和原子的振动激发形式被吸收，并转化为热能，扩散至临近原子。随着吸收的光子越来越多，工件温度不断升高，从而提高光能吸收的比例。该过程可引发连锁反应，使温度在极短时间内急剧升高。温度升高的速度取决于工件中能量吸收与能量消散之间的比例。

针对特定的激光和工件，加工工艺参数是影响加工质量的重要决定因素。不同的激光功率、扫描速度和扫描策略直接影响了单位时间内温度及能量的分布情况，并最终影响了工件的性能。目前工件的加工工艺参数多根据经验和实验来确认，针对同样或者相似的工件加工情况，不同的研究单位或企业需要做很多重复的研究工作，大大浪费了时间。

此外，工件的几何特征也影响加工参数的选取。

发明内容

本发明的首要目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供基于网络知识共享的智能化SLM加工系统，本发明减少了研究时间、提高工作效率、利用网络技术、促进知识共享。

本发明的另一目的在于提供上述基于网络知识共享的智能化SLM加工系统的运行方法。

本发明通过下述技术方案实现：

基于网络知识共享的智能化SLM加工系统，包括网络中心服务器、本地SLM加工系统，所述网络中心服务器与本地SLM加工系统网络连接；所述网络中心服务器包括网络共享知识库，所述本地SLM加工系统包括本地同步知识库；

所述网络共享知识库和本地同步知识库用于保存SLM加工工件的过程中所得到的经验数据，该经验数据包括工件的类型、工件的几何特征、工件材料属性、所选用的激光器参数、加工工艺参数。

所述本地同步知识库的更新，是从网络共享知识库中获取本地同步知识库中没有的经验数据来完成更新；

所述网络共享知识库的更新，是由本地SLM加工系统将本地同步知识库中通过实际加工得到的新的经验数据，发送到网络共享知识库来完成更新。

上述基于网络知识共享的智能化SLM加工系统的运行方法，包括下述步骤：

(1)在对新的工件进行加工时，本地SLM加工系统根据工件材料属性、工件的类型、工件的几何特征、激光器的参数搜索本地同步知识库中的经验数据，如果本地同步知识库中有经验数据，则根据该经验数据，推导出新工件的加工工艺参数，并指导SLM加工；

(2)如果本地知识库中没有与新工件相关的经验数据，本地SLM加工系统将与网络中心服务器通信，通过网络共享知识库来更新本地同步知识库；