金属表面重熔方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种金属表面重熔方法，包括以下步骤：加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°。本发明专利技术还提出一种金属表面重熔装置，包括可放置金属零件的工作台，以及可对金属零件工作面重熔的加工单元，工作台包括底部安装于地面的U形支撑架，安装于支撑架且可摆动的摆动件，以及安装于摆动件且可沿轴向自转的转盘。本发明专利技术对金属表面重熔的加工成本低，加工效率高，并且不产生材料的浪费。

Metal surface remelting method and apparatus

The invention provides a metal surface remelting method, which comprises the following steps: processing unit according to the path information of path planning stage driven by heat output motion, at the same time, the normal processing point to adjust the heat output and the metal parts to be processed according to the relative position of the point, the value is not greater than 45 degrees. The invention also provides a metal surface remelting device comprises a working table can be placed in metal parts, and remelting on work surface of metal parts of the processing unit, worktable comprises a U shaped bottom is arranged on the ground support, mounted on the swing member supporting frame and can swing, and the swing part and mounted on the turntable can rotate along the axial direction. The invention has the advantages of low processing cost for metal surface remelting, high processing efficiency, and no waste of materials.

【技术实现步骤摘要】
金属表面重熔方法及装置
本专利技术属于增材制造
，尤其涉及一种金属表面重熔方法及装置。
技术介绍
增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，其相对于传统的材料去除－切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。例如，作为增材制造技术中的一种，金属直接沉积技术利用热源熔化金属粉末或金属丝材，同时，按照一定的路径对熔化的金属层层堆积以直接制造零件。然而，上述增材制造技术只能用于毛坯制造，即加工后的零件表面十分粗糙，并且难以达到直接使用状态，针对上述增材制造技术存在的问题，现有的金属表面加工方法为增减材复合加工技术，即在金属直接沉积设备上增加一套机械铣削加工装置，以此可以实现表面光整。然而，由于该技术是对表面材料去除的加工技术，即成形的材料又被去除，因此，会造成较大的浪费，同时，由于铣削用的加工设备及工作过程较为复杂，从而导致加工成本高且加工效率低。
技术实现思路
本专利技术针对现有的金属表面加工方法加工成本高，加工效率低，并且产生较多的浪费的技术问题，提出一种加工成本低，加工效率高，并且不产生材料的浪费的金属表面重熔方法。本专利技术针对金属表面重熔方法提出一种成本低且易于操控的金属表面重熔装置。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种金属表面重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：路径规划阶段，通过CAD/CAM软件确定热源沿金属零件待加工面的行走路径，进而沿热源的行走路径选取多个待加工点，进而根据待加工点所在金属零件局部待加工面的曲率和位置确定待加工点的法线，进而设定热源中心轴线与待加工点法线夹角θ值不大于45°；准备阶段，将经过增材制造的金属零件固定于工作台上，同时，将热源输出件安装于与工作台对应的加工单元上；加工阶段，加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°，与此同时，启动热源输出件，热源输出件向金属零件待加工点发出热源，并利用热源对金属零件待加工点附近的金属进行熔化，与此同时，移动热源输出件，实现整个金属零件待加工面的重熔处理。作为优选，在路径规划阶段，设定热源中心轴线与该点法线夹角θ值为0°；在加工阶段，加工单元即时调整热源输出件与该金属零件待加工点的相对位置，以使θ值趋近于0°。作为优选，在路径规划阶段，加工路径的宽度与实际熔化时路径宽度一致，并使所有路径的集合能够完全覆盖待加工面。作为优选，热源为激光、电子束、等离子束或电弧其中之一种。作为优选，在加工阶段中，还包括以下步骤：对热源输出件进行参数调整，以形成既能够熔化金属零件局部待加工面上凹凸起伏的金属，又能够使熔化的金属迅速凝固的浅熔池。作为优选，在加工阶段中，参数调整包括调整热源输出功率，热源聚焦形态，以及热源输出件相对于金属零件待加工面运动速度的过程。作为优选，在调整热源输出件与金属零件待加工点的相对位置时，调整金属零件待加工点的法线与重力方向重合。一种金属表面重熔装置，包括可放置金属零件的工作台，以及可对金属零件工作面重熔的加工单元，工作台包括底部安装于地面的U形支撑架，安装于支撑架且可摆动的摆动件，以及安装于摆动件且可沿轴向自转的转盘，摆动件沿摆动轴线方向的两端与支撑架的两侧壁连接，转盘的转动中心与摆动件靠近支撑架顶部的一端连接。作为优选，加工单元包括固定于工作台一旁的基座，安装于基座且可转动的转动臂，以及安装于转动臂且有三个转动自由度的热源输出件。作为优选，加工单元为六自由度机械手，热源输出件设置于六自由度机械手的末端。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术金属表面重熔方法一方面通过采用对金属零件待加工面重熔的方式，取代了传统的铣削加工方式，从而无需复杂的加工设备及工作过程，进而减少了对金属零件待加工面的加工成本及加工时间；另一方面，通过调节从热源输出件中发出热源的中心线与待加工点法线夹角θ值不大于45°，从而在保证了热源可达性(即热源输送至指定待加工点的过程中无障碍遮挡的情况)的同时，保证了整个金属零件表面的质量。2、本专利技术金属表面重熔方法通过调节金属零件待加工点的法线与重力方向重合，从而避免了对金属零件待加工面重熔时发生液态金属下淌的现象，进而有效地保证了金属零件的表面质量。3、本专利技术在金属表面进行重熔，以此可以制备包裹零件表面的细晶粒强化层，进而提高了零件的机械性能。4、本专利技术金属表面重熔装置通过设置支撑架、摆动件及转盘，使得工作台具备多个自由度方向的运动，从而使得金属零件的姿态符合金属零件待加工点的法线与重力方向重合的需求，以此避免了液态金属出现明显的下淌，进而提高了金属零件表面的质量。附图说明图1为本专利技术金属表面重熔方法的工作原理示意图；图2为本专利技术金属表面重熔方法参照重力方向时的工作原理示意图；图3为本专利技术金属表面重熔装置的整体结构示意图；图4为本专利技术金属表面重熔装置应用六自由度机械手时的整体结构示意图；图5为本专利技术金属表面重熔装置处理复杂金属零件时的工作状态示意图。以上各图中：1、工作台；2、加工单元；3、金属零件；11、支撑架；12、摆动件；13、转盘；21、基座；22、转动臂；23、热源输出件。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图3所示的位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参见图1，图1为本专利技术金属表面重熔方法的工作原理示意图。如图1所示，一种金属表面重熔方法，包括以下步骤：路径规划阶段，通过CAD/CAM软件确定热源沿金属零件3待加工面的行走路径，进而沿热源的行走路径选取多个待加工点，进而根据待加工点所在金属零件3局部待加工面的曲率和位置确定待加工点的法线，进而设定热源中心轴线与待加工点法线夹角θ值不大于45°；准备阶段，将经过增材制造的金属零件3固定于工作台1上，同时，将热源输出件23安装于与工作台1对应的加工单元上，如图1所示的金属零件3由金属直接沉积技术制得，具体为，利用热源熔化金属粉末或金属丝材，同时，按照一定的路径对熔化的金属层层堆积以直接制造金属零件3；加工阶段，加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件23运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件23与金属零件3待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°，需要说明的是，对金属零件3局部待加工面法线的确定是本领域技术人员通过惯用技术手段可实现的，例如，将金属零件3的三维图形转化为STL格式，同时，将金属零件3的各局部待加工面定义为三角形面片，进而可主动识别各三角形面片的法线，此外，本专利技术将θ值设置为不大于45°的作用在于，为了使得经热源重熔处理后的相邻金属零件3局部面的曲率相同或相近，进而得到表面光洁的金属零件3表面，与此同时，启动热源输出件23，热源输出件23向金属零件3待加工点发出热源，并利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：路径规划阶段，通过CAD/CAM软件确定热源沿金属零件(3)待加工面的行走路径，进而沿热源的行走路径选取多个待加工点，进而根据待加工点所在金属零件(3)局部待加工面的曲率和位置确定待加工点的法线，进而设定热源中心轴线与待加工点法线夹角θ值不大于45°；准备阶段，将经过增材制造的金属零件(3)固定于工作台(1)上，同时，将热源输出件(23)安装于与工作台(1)对应的加工单元上；加工阶段，加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件(23)运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件(23)与金属零件(3)待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°，与此同时，启动热源输出件(23)，热源输出件(23)向金属零件(3)待加工点发出热源，并利用热源对金属零件(3)待加工点附近的金属进行熔化，与此同时，移动热源输出件(23)，实现整个金属零件(3)待加工面的重熔处理。

【技术特征摘要】
1.一种金属表面重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：路径规划阶段，通过CAD/CAM软件确定热源沿金属零件(3)待加工面的行走路径，进而沿热源的行走路径选取多个待加工点，进而根据待加工点所在金属零件(3)局部待加工面的曲率和位置确定待加工点的法线，进而设定热源中心轴线与待加工点法线夹角θ值不大于45°；准备阶段，将经过增材制造的金属零件(3)固定于工作台(1)上，同时，将热源输出件(23)安装于与工作台(1)对应的加工单元上；加工阶段，加工单元根据路径规划阶段的路径信息带动热源输出件(23)运动，同时，依据待加工点的法线即时调整热源输出件(23)与金属零件(3)待加工点的相对位置，以使θ值不大于45°，与此同时，启动热源输出件(23)，热源输出件(23)向金属零件(3)待加工点发出热源，并利用热源对金属零件(3)待加工点附近的金属进行熔化，与此同时，移动热源输出件(23)，实现整个金属零件(3)待加工面的重熔处理。2.根据权利要求1所述的金属表面重熔方法，其特征在于，在路径规划阶段中，设定热源中心轴线与该点法线夹角θ值为0°；在加工阶段，加工单元即时调整热源输出件(23)与该金属零件(3)待加工点的相对位置，以使θ值趋近于0°。3.根据权利要求1所述的金属表面重熔方法，其特征在于，在路径规划阶段中，加工路径的宽度与实际熔化时路径宽度一致，并使所有路径的集合能够完全覆盖待加工面。4.根据权利要求1所述的金属表面重熔方法，其特征在于，热源为激光、电子束、等离子束或电弧其中之一种。5.根据权利要求1所述的金属表面重熔方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：锁红波，朱木兵，邢明，
申请(专利权)人：青岛卓思三维智造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37