[发明专利]一种零件表面缺损区域模块化增减材复合修复方法

说明书

一种零件表面缺损模块化增减材复合修复方法,涉及机械加工的技术领域。其主要过程包括对零件表面缺损区域进行三维扫描，获取待修复区域的点云数据；根据点云数据计算缺损区域的特征参数；根据特征参数选取相应的几何模块；对缺损区域进行模块化铣削去除加工，获得规则待修复区域；对待修复区域进行模块化激光熔敷修复；对激光修复表面进行精密铣削加工，完成修复。本发明通过增减材复合方式，将复杂不规则的缺损形貌修整为规则几何体，在此基础上对模块化的待修复几何体进行激光熔敷修复，路径规划方便快捷，从而整体提高修复效率。此外，对激光熔敷区域的精密铣削加工可以保持修复表面形状轮廓的修复精度，同时也提高修复表面的使用性能。

技术领域

本发明涉及机械加工的技术领域，尤其涉及对零件表面缺损区域增减材复合修复方法的技术领域。

背景技术

诸如飞机结构件、发动机零部件、精密齿轮以及金属模具等贵重零部件在生产制造过程中表面出现的一些过切、损伤导致报废。或者这些零部件在使用一段时间后，承载表面或接触区域也会出现不同程度的损伤，导致零件无法继续使用。由于这些零件一般比较贵重，生产过程也比较复杂，因为一些表面损伤结果导致整个零件报废，往往造成极大的经济损失和资源浪费。

随着材料技术、激光技术的日益进步，基于激光烧结的增材制造技术，即激光3D打印技术已经在航空航天、汽车、模具、医疗等行业得到越来越多的应用。作为一项先进的制造技术，它首先需要获得制造对象的数字化模型，并对模型进行分层处理。然后通过送粉机构将分状材料送至目标处，经激光照射或烧结（对金属材料需要烧结）而成形，经过逐层堆积最终形成完整的对象零件。其技术特点为金属零件的表面修复提供了一种可行的解决方案。目前，激光3D打印在零部件表面损伤修复领域已有较多应用。

授权公告号CN105598450B公开了一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法，包括以下步骤:（1）对损伤零部件对应的标准零部件的外观进行三维扫描，建立标准结构模型;（2）对损伤零部件的外观进行三维扫描，建立损伤零部件的实际结构模型;（3）对标准结构模型和实际结构模型进行比对求差得到与损伤区域完全对应的修复区结构模型;（4）控制激光立体仿形设备按照修复区结构模型对损伤零部件的损伤区域进行激光熔敷修复。该发明能够在保证较高精度的条件下，对金属或非金属零部件进行精密修复，修复尺寸更加接近原尺寸，并能节省后续机加工时间，缩短了修复周期，同时修复材料与原损伤部位为冶金结合，结合力强，性能稳定性高，成品率高，具有广阔的推广应用前景。但是该方法需要将对象的实际模型和原始模型进行对比求差，从而获得待修复区域的数据。当面对无法提供原始模型的修复对象时，该方法具有一定局限性。

授权公告号CN104651832B公开了一种用于大型金属零件的表面修复工艺，其主要步骤包括：（1）将激光熔覆喷头的工艺参数与激光熔覆喷头出口处粉束汇聚长度相关联;（2）建立三维模型;（3）生成激光熔覆喷头扫描轨迹路径;确定激光熔覆喷头的最大倾斜角度，根据步骤（1）中建立的关联关系，选择激光熔覆喷头的工艺参数、以及粉束汇聚长度，并控制激光熔覆喷头按照步骤（3）中生成的扫描轨迹路径，对待修复的金属零件的表面进行修复。该发明的修复工艺中，激光熔覆喷头可连续变姿态运动，从而始终保持激光熔覆喷头轴线方向与被修复零件表面法向重合，实现了对于大型零件及设备的表面进行快速激光熔覆修复，减少修复前对工件进行搬运和装夹的繁琐工作量。但是该方法没有涉及对待修复区域预处理的相关描述，仅仅提到建立三维模型。当面对曲率变化大且频繁的复杂待修复区域时，激光熔覆喷头需要频繁的摆动以保持喷头轴线方向与被修复区域表面法向重合。

发明内容

本发明结合数控加工、三维测量以及激光熔敷（激光3D打印）等技术提出面向零部件局部损伤的模块化增减复合修复方法，在克服现有技术缺陷的情况下，提高了对零部件表面算上的修复效率与修复质量。

一种零件表面缺损模块化增减材复合修复方法，包括以下步骤：

（1）、将待修复零件放置在工作台上，使待修复区域I所在面朝上；