[发明专利]一种金属电弧增材制造方法

说明书

本发明公开了一种金属电弧增材制造方法，包括以下步骤：步骤1，对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高为Hp，用电弧增材切片软件在Z方向上对零件数模按照层高Hp进行分层切片；步骤2，机器人根据步骤1中的增材路径代码执行，进行增材；步骤3，在步骤2增材结束后，通过激光对增材产品表面进行扫描，利用图像处理算法得到实际增材的高度H，从切片模块获取到当前已经增材的层数N，计算h2＝H/N，得到步骤2增材时的每层平均层高，根据实际增材的高度H和平均层高h2，在零件模型高度H的位置重新对模型按照层高h2重新切片，并输出下N层的增材程序；步骤4，重复步骤2～3直至零件增材完成。

技术领域

本发明涉及一种金属电弧增材制造方法，尤其涉及一种通过激光跟踪提升金属电弧增材制造精度的方法，属于金属焊接加工技术领域。

背景技术

电弧增材制造是通过焊接融化并逐层堆积金属实现工件的成型的制造方法。传统电弧增材步骤通常是通过切片软件对零部件的数模进行切片和路径规划，并一次性输出增材程序，在增材过程中并不会对增材程序进行调整。由于焊接过程受诸多因素影响，不同温度下的层高差异较大，在增材程序固定的情况下，高度方向的误差就会逐层叠加，并且制造的零件尺寸越大，高度方向误差越大，然而高度方向的误差无法通过对增材后的零件进行二次加工而消除，因此传统电弧增材方式在精度方面存在较大的缺陷。本发明通过线结构光扫描与切片程序分层输出的方式，对实际的零件高度数据进行采集和反馈，并通过软件运算，自动对增材程序进行修正，这样可以避免每层误差的叠加，大幅提升电弧增材的精度。

对于金属大型构件的增材制造过程，由于增材层数多，叠加误差大，现有的电弧增材制造方法无法满足工件的精度要求。因此一种高精度的金属电弧增材制造方法的开发很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度的金属电弧增材制造方法，该方法对能够计算得到零件的实际增材高度，并通过该实际增材高度调整后续增材的起始位置和切片分层的层高，从而大大提高金属电弧增材制造的精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种金属电弧增材制造方法，具体包括以下步骤：

步骤1，对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高为Hp，用电弧增材切片软件在Z方向上对零件数模按照层高Hp进行分层切片，得到零件模型二维的轮廓图，使用偏置算法或平行线扫描算法生成增材路径；初始时零件模型分层切片的依据为工件的材料性能确定下来的层高Hp，例如，对于A材料，增材层高Hp为2mm，对于B材料，增材层高Hp为3mm；

步骤2，机器人根据步骤1中的增材路径代码执行，进行增材；增材一层或连续增材N层；

步骤3，在步骤2的增材结束后，通过线激光对增材产品表面进行扫描，利用高度范围过滤和轮廓过滤得到实际增材的高度H，若步骤2中只增材一层，即N＝1时，在零件模型高度H的位置重新对模型按照层高H重新切片，并输出下N层的增材程序；若步骤2中连续增材了数层，即N＞1时，从切片模块获取到当前已经增材的层数N，计算h2＝H/N，得到步骤2中增材时的每层平均层高，根据实际增材的高度H和平均层高h2，在零件模型高度H的位置重新对模型按照层高h2重新切片，并输出下N层的增材程序；

步骤4，重复步骤2～3直至零件增材完成。

步骤1中，电弧增材切片软件对零件数模进行分层切片后，使用偏置算法或平行线扫描算法生成增材路径，可以设置一次增材一层的增材路径代码，也可以设置一次增材N层的增材路径代码。

步骤2中，N值根据需要设置，N值越小，增材精度越高，N值越大，增材效率越高。