[发明专利]金属表面重熔方法及装置

说明书

本发明提出一种金属表面重熔方法，包括以下步骤：加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°。本发明还提出一种金属表面重熔装置，包括可放置金属零件的工作台，以及可对金属零件工作面重熔的加工单元，工作台包括底部安装于地面的U形支撑架，安装于支撑架且可摆动的摆动件，以及安装于摆动件且可沿轴向自转的转盘。本发明对金属表面重熔的加工成本低，加工效率高，并且不产生材料的浪费。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种金属表面重熔方法及装置。

背景技术

增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，其相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。例如，作为增材制造技术中的一种，金属直接沉积技术利用热源熔化金属粉末或金属丝材，同时，按照一定的路径对熔化的金属层层堆积以直接制造零件。然而，上述增材制造技术只能用于毛坯制造，即加工后的零件表面十分粗糙，并且难以达到直接使用状态，

针对上述增材制造技术存在的问题，现有的金属表面加工方法为增减材复合加工技术，即在金属直接沉积设备上增加一套机械铣削加工装置，以此可以实现表面光整。然而，由于该技术是对表面材料去除的加工技术，即成形的材料又被去除，因此，会造成较大的浪费，同时，由于铣削用的加工设备及工作过程较为复杂，从而导致加工成本高且加工效率低。

发明内容

本发明针对现有的金属表面加工方法加工成本高，加工效率低，并且产生较多的浪费的技术问题，提出一种加工成本低，加工效率高，并且不产生材料的浪费的金属表面重熔方法。

本发明针对金属表面重熔方法提出一种成本低且易于操控的金属表面重熔装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属表面重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：

路径规划阶段，通过CAD/CAM软件确定热源沿金属零件待加工面的行走路径，进而沿热源的行走路径选取多个待加工点，进而根据待加工点所在金属零件局部待加工面的曲率和位置确定待加工点的法线，进而设定热源中心轴线与待加工点法线夹角θ值不大于45°；

准备阶段，将经过增材制造的金属零件固定于工作台上，同时，将热源输出件安装于与工作台对应的加工单元上；

加工阶段，加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°，

与此同时，启动热源输出件，热源输出件向金属零件待加工点发出热源，并利用热源对金属零件待加工点附近的金属进行熔化，

与此同时，移动热源输出件，实现整个金属零件待加工面的重熔处理。

作为优选，在路径规划阶段，设定热源中心轴线与该点法线夹角θ值为0°；在加工阶段，加工单元即时调整热源输出件与该金属零件待加工点的相对位置，以使θ值趋近于0°。

作为优选，在路径规划阶段，加工路径的宽度与实际熔化时路径宽度一致，并使所有路径的集合能够完全覆盖待加工面。

作为优选，热源为激光、电子束、等离子束或电弧其中之一种。

作为优选，在加工阶段中，还包括以下步骤：对热源输出件进行参数调整，以形成既能够熔化金属零件局部待加工面上凹凸起伏的金属，又能够使熔化的金属迅速凝固的浅熔池。

作为优选，在加工阶段中，参数调整包括调整热源输出功率，热源聚焦形态，以及热源输出件相对于金属零件待加工面运动速度的过程。

作为优选，在调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置时，调整金属零件待加工点的法线与重力方向重合。