[发明专利]一种金属零件的增减材复合制造装备及方法

说明书

本发明公开了一种金属零件的增减材复合制造装备及方法。该装备包含增材制造组件、减材制造组件、气氛调控组件和控制系统。所述增材制造组件用于对待加工零件实施激光选区熔化；减材制造组件用于对已熔化成形的金属零件切片层实施机械加工；气氛调控组件用于在零件制造过程中为激光辐照区域提供保护气体和清除激光辐照区域产生的金属烟尘；控制系统用于处理待成形金属零件CAD模型，生成增材制造组件与减材制造组件的加工轨迹，并驱动装备各部分的运行。应用本发明所提供的增减材复合式金属零件制造装备及方法，可高效、一次性地制造各类尺寸精度与表面质量优良的复杂结构金属零件。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种金属零件的增减材复合制造装备及方法。

背景技术

激光选区熔化是一种新兴的増材制造技术，它基于“离散-堆积”原则，利用扫描振镜输出的高能量密度激光束对逐层铺置的金属粉末层实施选区熔化，可在不借助工装夹具和模具的情况下完成复杂金属零部件的近净成形。

然而，采用激光选区熔化制造的金属零部件普遍存在表面粗糙和尺寸偏差等问题，通常须在成形后利用传统机床对关键位置施以机械加工方可投入实际应用，导致生产周期的延长与制造成本的攀升。

综上所述，开发一种既能成形各种复杂结构，又能保证产品表面质量与尺寸精度的新型制造装备及方法，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种金属零件的增减材复合制造装备及方法，旨在高效、一次性地制造各类尺寸精度与表面质量优良的复杂结构金属零件。

本发明提供一种金属零件的增减材复合制造装备，其特征在于，该装备包括增材制造组件、减材制造组件、气氛调控组件和控制系统；

所述增材制造组件用于对待加工零件实施激光选区熔化；

所述减材制造组件用于对已熔化成形的金属零件切片层实施机械加工；

所述气氛调控组件用于在零件制造过程中为激光辐照区域提供保护气体和清除激光辐照区域产生的金属烟尘；

所述控制系统用于处理待成形金属零件CAD模型，生成增材制造组件与减材制造组件的加工轨迹，并驱动装备各部分的运行；

所述待加工零件的数量既可为一个，又可为多个；

所述激光选区熔化与机械加工过程既可交替进行，又可同步进行。

利用上述增减材复合式金属零件制造装备成形金属零件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第1步控制系统处理金属零件CAD模型，根据模型切片轮廓信息生成增材制造组件与减材制造组件的加工轨迹；

第2步利用气氛调控组件在激光辐照区域建立惰性、无粉尘气氛；

第3步铺置金属粉末层；

第4步控制增材制造组件沿装备左右方向依次对待加工零件实施激光选区熔化；与此同时，控制减材制造组件沿相同方向依次对已熔化成形的金属零件切片层实施机械加工；

第5步将零件已完成加工的切片层下降一定高度，并在其上方重新铺置金属粉末层；

第6步重复第4步与第5步，直至完成所有金属零件的增减材复合制造。

本发明包括一种金属零件的增减材复合制造装备及方法，具体而言，本发明具有以下技术效果：