【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控加工设备与方法，特别涉及一种增等减材复合制造装置及质量监控与智能控制方法。
技术介绍
1、增等减材复合制造技术是一种集增材制造、等材制造、减材制造、在线检测、智能控制于一体的新型复合制造技术，广泛应用于航空航天、武器装备、船舶、核电等领域的高性能大型复杂结构件的生产加工。
2、现有技术中，受限于增材制造技术“离散堆积-层层叠加”的特殊工艺特性，其内部缺陷具有不同于传统铸锻件的性质，沉积层间极易产生气孔、裂纹、熔合不良等缺陷，同时残余应力过大也会引起零件变形等问题。并且，由于增材制造技术融合了增等减材多系统集成与多工序交替复合制造零件特点，传统的电涡流、荧光渗透、接触式或水浸式超声以及工业ct等无损检测技术容易受到零件的形状、尺寸、检测深度、监测精度、穿透能力及检测效率的限制，进而无法实现大型复杂结构件整体的高精度检测。若不能实现成形缺陷的在线检测、闭环反馈、高精度删除及原位修复，将会极大地增加零部件的离线检测周期、检测成本，增加了内部深层缺陷的检测盲区、进而无法修复产品而导致产品报废，既造成了材料的浪费又无法保证零部件的高质量、高精度及高性能加工制造。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种增等减材复合制造装置及质量监控与智能控制方法，解决了现有技术中增材制造技术无法实现大型复杂结构件成形缺陷的在线检测、闭环反馈、高精度删除及原位修复的技术问题。
2、本专利技术一方面提供了一种增等减材复合制造装置，包括：双龙
3、所述第一龙门横梁和所述第二龙门横梁相对设置，且所述第一龙门横梁和所述第二龙门横梁均与所述两个龙门立柱的顶面滑动连接；
4、所述第一主轴和所述第二主轴均滑动连接在所述第一龙门横梁上，所述第三主轴和所述第四主轴均滑动连接在所述第二龙门横梁上，且所述第一主轴和所述第四主轴靠近同一个龙门立柱设置，其中，所述第一主轴和所述第四主轴上均设置有激光同步送粉装置和温度监控模块，所述第二主轴上设置有激光超声检测模块和搅拌摩擦模块，所述第三主轴设置有高速干式铣削装置和变形监控模块；
5、两个所述龙门立柱之间设置有加工平台，所述加工平台用于放置待制造工件；
6、所述控制系统与所述双龙门机床连接，所述控制系统用于基于预设指令控制所述第一主轴、所述第二主轴、所述第三主轴和所述第四主轴工作以对所述待制造工件进行增等减材的复合制造。
7、可选地，所述激光同步送粉装置包括激光器、激光头、送粉喷嘴和送粉器；
8、两个所述龙门立柱之间设置有容纳区，所述送粉器设置在所述容纳区内；所述激光头和所述送粉喷嘴设置在所述第一主轴和所述第四主轴的底部，
9、所述激光器设置在所述第一主轴和所述第四主轴上；
10、所述激光器通过光纤与所述激光头连接；
11、所述送粉喷嘴一方面通过管路与所述送粉器连接，所述送粉喷嘴另一方面还与保护气瓶连接，其中，所述保护气瓶内为氩气和氦气的混合气体。
12、可选地，所述激光超声检测模块包括激光超声检测探头和超声信号接收与处理系统，所述激光超声检测探头设置在所述第二主轴的底部，所述超声信号接收与处理系统设置在所述双龙门机床的容纳区，所述超声信号接收与处理系统与所述激光超声检测探头连接；
13、所述搅拌摩擦模块设置在所述第二主轴上，所述搅拌摩擦模块包括高频超声辅助装置和多种不同类型的搅拌头。
14、可选地，当所述待制造工件为低熔点、低硬度的金属时，所述搅拌头为工具钢材质且所述高频超声辅助装置不进行工作；
15、当所述待制造工件为高熔点、高硬度的金属时，所述搅拌头为钨铼合金材质且所述高频超声辅助装置进行工作。
16、可选地，所述加工平台为摆动工作台或双轴变位机旋转工作台。
17、本专利技术提供的增等减材复合制造装置，采用双龙门机床作为整个装置制造的基础，能够提供更稳定的支撑和刚性，确保精确的加工和制造过程；在每个龙门横梁上设置有两个不同功能的主轴，其中第一龙门横梁上的第一主轴和第二龙门横梁上的第四主轴协同工作实现双路激光送粉打印，可以保障大型复杂构件的加工效率，而不同主轴的位置布置实现分区打印，还可以降低零件的残余应力水平，提高零件的尺寸与形状精度，最终结合所有主轴使得装置能够同时进行多种制造操作，提高了效率和灵活性；而在两个龙门立柱之间设置了加工平台，用于放置待制造工件，便于对待制造工件进行装载和卸载，能够在一次装夹定位条件下，完成增等减材复合加工与温度、变形、缺陷在线检测和反馈，最大程度地实现对大型复杂结构件的一体化成型和高精度减材加工；控制系统与双龙门机床连接能够实现对整个双龙门机床工作过程的全面控制和监控，可以显著提高增等减材多工序交替复合制造零件内部微小尺寸缺陷的检出率，实现精准定位、高效删除与原位修复，提高复合制造零部件性能一致性与服役可靠性。
18、本专利技术另一方面提供了一种增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，所述方法应用于上述任一项所述的增等减材复合制造装置中，所述方法包括：
19、对所述加工平台内的待制造工件进行3d打印，得到实体增材构件；
20、移动所述第一主轴和所述第四主轴至所述实体增材构件的打印起点处，并使得所述第一主轴和所述第四主轴沿预设路径对所述实体增材构件喷洒粉末以及发射高能束激光，以沉积出预设形状的多层工件；
21、移动所述第二主轴运动至预设位置，并使所述第二主轴沿所述预设路径对所述多层工件进行扫描与缺陷检测，生成所述多层工件的缺陷检测结果；
22、基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，其中，所述复合修复操作包括增等材复合、增减材复合和增等减材复合；
23、利用所述第三主轴对复合修复后的所述多层工件进行加工，完成所述待制造工件的整体打印过程。
24、可选地，所述基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，包括：
25、获取所述缺陷检测结果，当所述缺陷检测结果指示所述多层工件存在第一类型缺陷，且所述第一类型缺陷的尺寸大于等于0.01mm，同时小于等于0.2mm时，对所述第一类型缺陷进行定位并对所述多层工件进行增等材复合操作，其中，所述第一类型缺陷包括气孔和未熔合缺陷；
26、所述增等材复合操作包括：移动所述第二主轴运动至定位后的所述第一类型缺陷，并利用所述第二主轴对所述第一类型缺陷进行原位修复。
27、可选地，所述基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，包括：
28、获取所述缺陷检测结果，当所述缺陷检测结果指示所述多层工件存在第二类型缺陷，且所述第二类型缺陷的尺寸大于等于0.2mm，同时小于等于0.5mm时，对所述第二类型缺陷进行定位并对所述多层工件进行增本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增等减材复合制造装置，其特征在于，包括：双龙门机床和控制系统，其中，所述双龙门机床包括两个相对设置的龙门立柱、第一龙门横梁、第二龙门横梁、第一主轴、第二主轴、第三主轴、第四主轴和加工平台；
2.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，所述激光同步送粉装置包括激光器、激光头、送粉喷嘴和送粉器；
3.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
6.一种增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，所述方法应用于权利要求1至5中任一项所述的增等减材复合制造装置中，其特征在于，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，其特征在于，所述基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，包括：
8.根据权利要求6所述的增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，其特征在于，所述基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，
9.根据权利要求6所述的增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，其特征在于，所述基于所述缺陷检测结果对所述多层工件进行复合修复操作，包括：
10.根据权利要求6所述的增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，其特征在于，所述对所述加工平台内的待制造工件进行3D打印，得到实体增材构件，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种增等减材复合制造装置，其特征在于，包括：双龙门机床和控制系统，其中，所述双龙门机床包括两个相对设置的龙门立柱、第一龙门横梁、第二龙门横梁、第一主轴、第二主轴、第三主轴、第四主轴和加工平台；
2.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，所述激光同步送粉装置包括激光器、激光头、送粉喷嘴和送粉器；
3.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的增等减材复合制造装置，其特征在于，
6.一种增等减材复合制造质量监控与智能控制方法，所述方法应用于权利要求1至5中任一项所述的增等减材复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅雪，
申请(专利权)人：中科德迈沈阳智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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