[发明专利]一种带温抹削加工工艺方法及装置

说明书

一种带温抹削加工工艺方法及装置，属冷热加工复合制造领域。带温抹削加工工艺过程是继丝材焊接增材制造工艺后，为减少被加工件在高低温间频繁切换，而导致材料热应力过大而进行的利用焊接余热减材铣削的工艺。带温减材抹削装置用于电弧丝材焊接增材薄壁墙体双侧面平整加工，装置利用双向齿轮齿条机构调节双切削刀具中心距，用以控制加工后墙体厚度均匀。反向运动的一对齿条与一调整齿轮配合，分别与各自的伺服电机、联轴器、夹头、刀具等部件相连接。旋转调整手部可以调整装置中刀头中心距。为保证运动可靠顺利，刀头部件底部设计有滑轨和滑座形式，对运动的刀头具有导引作用。

技术领域

本发明涉及一种用于电弧丝材增材复合带温减材抹削加工制造的工艺方法，属冷热加工复合制造领域，涉及焊接增材和带温减材加工制造过程。

背景技术

增材制造技术，是计算机辅助设计与快速成形技术相结合，将材料逐层叠加、沉积成形的零件制造技术。金属材料的增材制造常以电弧、激光和电子束等高能束为热源，其原材料一般为丝材或粉材。随着航空航天、能源动力、国防军工等关键技术领域对金属零件的性能、精度、制造成本等要求的逐步提高，增材制造这种无模具近净成形技术成为国内外的研究热点。该技术具有整体制造周期短，柔性程度高，容易实现数字化、智能化制造等优点。由于热源不同，增材制造技术在成形精度、沉积效率以及对零件复杂程度敏感性等方面存在较大差异。

电弧丝材增材制造通常以MIG、TIG、PAW等电弧为热源，将金属焊丝熔化后按照设定成形路径进行层层堆敷，直至整个零件近净成形。与金属材料其他形式的增材制造工艺过程相比，电弧增材制造具有沉积效率高、材料利用率高、制造成本低、对零件尺寸限制少、零件易于修复等优点。

电弧丝材增减材复合制造技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新兴技术。因电弧丝材增材制造(简称WAAM)在金属增材制造中具有制备成本低、沉积效率高、材料利用率高而备受推崇等优势；但又因其热输入高、成型精度相对较低而存在一定局限性。那么既能保证成形效率，又可以精确控制传热、传质、传力的增材复合制造技术被迫切需要。为解决上述缺点，近年来为实现高速高效成形、精确控形控性的多种增减材复合制造方法不断涌现。对于单壁墙零件，增材后复合减材制造中的切削问题不同于传统的减材去除加工工艺，考虑其毛坯、易于传统的减材去除加工，且存在增材余热及残余应力变形等因素影响。

本发明通过转动调节手柄改变双侧铣削刀头中心距，以保证刀具与被加工表面紧密结合，可以对增材后不同厚度的薄壁墙体双侧面进行平整加工。

本发明工艺方法可以在通过电弧丝材增材制造后的薄壁墙体零件进行双侧面平整加工，该减材过程与丝材增材制造过程按一定时序间隔进行，即通过多机器人协作实现增材-减材-再增材-再减材...的复合制造过程。该方法在增材同时可以改善熔敷层金属的表面质量，能够一定程度地控制薄壁墙体的层高与层宽，使零件表面美观，通过挤压抹削加工过程具有一定的强度、塑性、韧性等力学性能的改善，提高制造过程的成形稳定性及尺寸成形精度，是一种高质、高效三维成形的新型工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于电弧丝材焊接增材制造复合带温减材抹削加工工艺方法及装置。该抹削加工工艺即增材后铣削带温切削过程，属于热辅助切削，该抹削切削工艺不同于传统冷加工铣削过程，因加工对象是针对增材后处于半凝固态的金属材料薄壁墙体，被加工表面较普通铸造或锻造毛坯软，因此该切削刀具没有锋利的切削刃，加工过程主要是对材料的挤压-变形-剥离，其中变形以挤压后塑性变形为主，缩短了普通冷加工的从弹性变形到塑性变形的过程。在丝材焊接增减材复合制造铣削减材加工过程中，通过转动调节手柄改变双侧铣削刀头中心距，以保证刀具与被加工表面紧密结合，可以对增材后不同厚度的薄壁墙体双侧面进行平整加工。