一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备制造技术

本发明专利技术公开一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备。包括充氩及净化系统，RGV运动小车系统，增材系统，减材系统和控制系统；充氩及净化系统包括充氩箱房和气体循环净化系统；增材系统包括激光装置，水冷装置，送粉装置，双丝CMT焊机和增材双轴变位机；减材系统设有六轴机器手，减材工作台支撑架，切削减材回转变位机，系统底座，六轴机器手末端连有电动主轴；控制系统包括增材功能区和减材功能区两个功能区，其通过控制信号与各功能区系统相连，另外还包括视觉系统，视觉系统将监测的熔池信息和减材加工参数反馈到与之相连的控制系统中。本发明专利技术可实现对中大型复杂金属构件的闭环智能化高效高质量增减材制造。闭环智能化高效高质量增减材制造。闭环智能化高效高质量增减材制造。

【技术实现步骤摘要】
一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备


[0001]本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备。

技术介绍

[0002]增材制造技术是一种“自上而下”通过材料累加的制造方法。通过将零件的三维模型图导入到计算机软件中，相关软件将物体的三维模型切割成多层薄片，再由智能软件规划好加工路径进行加工，实现二维到三维的堆叠成型。激光
‑
电弧复合智能协同增材制造是在增材制造技术基础上，将电弧增材和激光增材叠加运用，可用于多维异质异构一体化材料与结构整体增材制造、中大型一体化复杂金属构件的高效增材制造。
[0003]减材制造技术是相对于增材制造技术而言，它是将一定形状的原材料固定加持好，通过切削工具对原材料进行切屑处理，使其获得既定产品的一种加工方法。
[0004]现有的增减材制造装备多为增材制造和减材制造一体化的加工方式，是直接将增材所需的设备直接复合在减材数控机床上，其增材制造和减材制造装备多在一个工作台上进行，虽然节省了空间，有利于保证加工的精度。但是一体式增减材复合成型装备由于共用一个工作台，所以在增材制造过程中较难控制增材环境因素、把握增材样品质量，也不适应于对大中型复杂构件的精密加工。如果把增材装备和减材装备分别隔离出来，虽然在此方法下两种加工过程互不干涉，但是在整个加工过程中，工艺生产过程人工干涉较多，不能实现增减材过程的智能化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种运用激光
‑
电弧智能协同增材和机器人减材的增减复合成型装备制造大型复杂构件，解决了上述现有技术的不足，保证了增材加工的效果和质量，并能全自动完成对大型复杂构件的增减复合成型。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备，包括充氩及净化系统，RGV运动小车系统，增材系统，减材系统和控制系统；
[0007]所述充氩及净化系统包括充氩箱房，真空抽气泵和气体循环净化系统；
[0008]所述RGV小车系统包含RGV小车和轨道拖链，所述RGV小车设有三台交流伺服电机，可以实现RGV小车在X方向、Z方向的运动和传送功能；
[0009]所述增材系统包括激光装置，水冷装置，送粉装置，双丝CMT焊机及送丝装置和增材双轴变位机及平台；
[0010]所述减材系统设有六轴机器手，减材工作台支撑架，切削减材回转变位机，系统底座，所述六轴机器手末端连有电动主轴；
[0011]所述控制系统包括增材功能区和减材功能区两个功能区，另外还包括视觉系统，所述视觉系统将监测的增材熔池信息和减材工件信息反馈到与之相连的控制系统中。
[0012]进一步的，所述充氩及净化系统中的充氩箱房为密封箱体，室内只包含增材系统，
并外设有滑开门；所述充氩及净化系统中的气体循环净化系统设有循环风机，除尘系统和净化系统，可保证加工过程中的材料不被氧化。
[0013]进一步的，所述RGV小车系统设有轨道和拖链，RGV小车滑轨道连接增材系统和减材系统，并且所述轨道在充氩箱房滑开门运动轨道处可伸缩运动，当箱房滑开门关闭时，滑轨缩回保证充氩箱房所必需的密闭环境；所述RGV小车在车体上方左右两边各设有支撑架，左右支撑架可在交流伺服电机的控制下相对车体组件在Z轴方向运动，也可将位于支撑架上的加工工作台传送至减材工作台支撑架上。
[0014]进一步的，所述增材系统中的增材双轴变位机及平台，变位机的两个轴竖直对称放置，加工平台可绕双轴的连线
‑
90
°
至+90
°
旋转，加工平台亦可在水平平面做360
°
回转旋转，从而满足增材过程中对所加工构件各个方向位置的加工需求。
[0015]进一步的，所述减材系统中切削减材变位机安装在系统底座上，切削减材变位机可在电动机的动力驱使下在水平面做
‑
180
°
至+180
°
旋转；加工工作台由RGV小车转运至减材工作台支撑架上；所述电动主轴安装在六轴机械手末端，由电动机动力驱使，因而切削量大，可灵活加工；
[0016]进一步的，所述控制系统中的增材功能区，其中的激光装置，水冷装置，送粉装置，双丝CMT焊机及送丝装置和增材双轴变位机都分别通过控制信号与中央数据处理器相连接；所述控制系统中的增材功能区，其还包括对充氩及净化系统、RGV小车的自动上、下料系统的控制。
[0017]进一步的，所述控制系统中的减材功能区，其中央数据处理器分别与六轴机械手、电动主轴和切削减材回转变位机建立控制信号，减材系统所需的工作信息经中央数据处理器进行信息数据处理后，以控制信号的交互方式控制六轴机器手、电动主轴和切削减材回转变位机共同完成对加工件的减材加工
[0018]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0019]1.本专利技术的智能协同增减材复合成型装备设置有充氩及净化系统，真空充氩环境可以实现对钛合金、铝合金、铜合金、高强超高强钢等材质的增材加工，在工作过程中其可以对加工室内的保护气自清洁，不需人工干涉就可以始终保证加工室内的保护气成分及质量，基本上杜绝了加工过程中的氧化反应，更加有效地保护了增材环境，保证了加工效果和质量。
[0020]2.本专利技术的智能协同增减材复合成型装备采用分离式增材减材加工方法，可以实现多维异质异构一体化材料与结构整体增材制造、中大型一体化复杂金属构件的高效增材制造。
[0021]3.本专利技术的智能协同增减材复合成型装备可以实现对所有设备的自动化，中央数据处理器控制系统可以实现对多个系统的模块化控制，在加工过程中，只需一键化就能实现所有控制模块的自适应运行，从而对增减材整体过程实现闭环智能化控制。
[0022]4.本专利技术的智能协同增减材复合成型装备分别在增材系统和减材系统设有视觉系统，可对增材过程熔池状态信息实时监控反馈、对减材过程刀具空间位置感知。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的成型装备结构示意图；
[0024]图2是本专利技术的RGV小车系统结构示意图；
[0025]图3是本专利技术的充氩箱房结构示意图；
[0026]图4是本专利技术的增材双轴变位机的示意图；
[0027]图5是本专利技术的减材功能区示意图；
[0028]图6是本专利技术中央数据处理器增材功能区控制流程图；
[0029]图7是本专利技术中央数据处理器减材功能区控制流程图；
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
充氩箱房，2
‑
增材双轴变位机，3
‑
RGV小车，4
‑
减材系统，5
‑
滑轨，6
‑
抽真空机组，7
‑
净化系统，8
‑
减材工作台支撑架，9
‑
滑开门，10
‑
切削减材回转变位机，11...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型复杂构件的智能协同增减材复合成型装备，其特征在于，包括充氩及净化系统，RGV运动小车系统，增材系统，减材系统和控制系统；所述充氩及净化系统包括充氩箱房，真空抽气泵和气体循环净化系统；所述RGV小车系统包含RGV小车和轨道拖链，所述RGV小车设有三台交流伺服电机，可以实现RGV小车在X方向、Z方向的运动和传送功能；所述增材系统包括激光装置，水冷装置，送粉装置，双丝CMT焊机及送丝装置和增材双轴变位机及平台；所述减材系统设有六轴机器手，减材工作台支撑架，切削减材回转变位机，系统底座，所述六轴机器手末端连有电动主轴；所述控制系统包括增材功能区和减材功能区两个功能区，另外还包括视觉系统，所述视觉系统将监测的增材熔池信息和减材工件信息反馈到与之相连的控制系统中。2.根据权利要求1所述的成型装备，其特征在于，所述充氩及净化系统中的充氩箱房为密封箱体，室内只包含增材系统，并外设有滑开门；所述充氩及净化系统中的气体循环净化系统设有循环风机，除尘系统和净化系统，可保证加工过程中的材料不被氧化。3.根据权利要求2所述的成型装备，其特征在于，所述RGV小车系统设有轨道和拖链，RGV小车滑轨道连接增材系统和减材系统，并且所述轨道在充氩箱房滑开门运动轨道处可伸缩运动，当箱房滑开门关闭时，滑轨缩回保证充氩箱房所必需的密闭环境；所述RGV小车在车体上方左右两边各设有支撑架，左右支撑架可在交流伺服电机的控制下相对车体组件在Z轴方向运动，也可将位于支撑架上的加工工作台传送至减材工作台支撑架上。4.根据权力要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克鸿，姚超杰，彭勇，陈振文，宋世达，薛伟，
申请(专利权)人：江苏烁石焊接科技有限公司，
类型：发明
国别省市：