[发明专利]一种多自由度柔性增材制造设备及方法

权利要求书

1.一种多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：

所述制造设备包括至少两个激光器组件、电弧焊机组件及调节组件，所述调节组件用于承载所述激光器组件及所述电弧焊机组件，并分别用于调节所述激光器组件及所述电弧焊机组件的位姿，进而调节所述激光器组件发射的激光束与所述电弧焊机组件产生的电弧之间的相对位置；

至少两个所述激光器组件绕所述电弧焊机组件设置，且至少两个所述激光器组件发射的激光束与所述电弧焊机组件传送的焊丝相交于同一点；至少两个所述激光器组件能分时输出激光束，实现了激光束的分时控制，且激光功率能分别调控，不仅能够实现同轴复合增材制造，还能实现增材制造+激光改性/补焊。

2.如权利要求1所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述制造设备还包括控制器，所述激光器组件、所述电弧焊机组件及所述调节组件分别连接于所述控制器，所述控制器用于控制所述调节组件动作以分别调节所述激光器组件及所述电弧焊机组件的位姿。

3.如权利要求1所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述激光器组件包括连接于所述调节组件的激光发射器（5），所述激光发射器（5）上设置有振镜组件，所述振镜组件用于实现激光束的摆动。

4.如权利要求1所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述调节组件包括第一调节机构及第二调节机构，所述第一调节机构与所述第二调节机构之间形成啮合连接，所述电弧焊机组件设置在所述第一调节机构上；所述激光器组件设置在所述第二调节机构上。

5.如权利要求4所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述激光器组件的数量与所述第二调节机构的数量相同，均为四个；所述制造设备处于初始状态时，四个所述第二调节机构绕所述第一调节机构均匀分布。

6.如权利要求4所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述第一调节机构为中空结构，其包括大齿轮（9）及设置于所述大齿轮（9）的套筒（10），所述电弧焊机组件设置在所述套筒（10）上。

7.如权利要求6所述的多自由度柔性增材制造设备，其特征在于：所述第二调节机构包括小齿轮（14）、弧形轨道（12）、三维调节件（13）及伺服电机（15），所述小齿轮（14）与所述大齿轮（9）相啮合，所述三维调节件（13）设置在所述小齿轮（14）上，且其连接于所述激光器组件的激光发射器（5）；所述激光发射器（5）与所述弧形轨道（12）滑动连接，其能沿所述弧形轨道（12）所形成的弧形槽滑动；所述伺服电机（15）还连接于所述激光器组件的激光发射器（5）的腔体，其用于带动所述腔体移动，进而改变设置在所述腔体上的聚焦镜的位姿。

8.一种多自由度柔性增材制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先，提供权利要求1-7任一项所述的多自由度柔性增材制造设备，所述制造设备按照待制造零件各个区域的性质进行成形方式的选择及划分；接着，所述制造设备采用选择的成形方式增材制造所述零件。

9.如权利要求8所述的多自由度柔性增材制造方法，其特征在于：激光束扫描频率为0Hz～500Hz，扫描振幅为0mm～4mm，扫描图形为直线或者圆形；至少两个所述激光器组件发射的激光束中除了作为主光源外剩余的激光束作为备用光源或者用于后续的激光改性或者补焊。

10.如权利要求8所述的多自由度柔性增材制造方法，其特征在于：所述调节组件的第二调节机构通过绕所述电弧焊机组件旋转来改变所述激光器组件相对于所述电弧焊机组件的位姿，且所述第二调节机构的旋转范围为0°~90°。