【技术实现步骤摘要】
本专利技术一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，涉及增减材复合制造，尤其涉及一种将铺粉式增材及铣削减材的复合制造过程与电磁感应加热相结合的加工方法。
技术介绍
1、传统加工方法在加工具有薄壁空气夹层、多台阶深腔、复杂曲面等结构特征的工件时，往往需要将零件独立制造再进行焊接或组装，这种工艺方式存在工艺流程长、加工精度差的问题。增减材复合制造作为一种创新性的加工方法，采用在增材制造的过程中引入减材加工的工艺方法，先通过选区激光熔化来进行增材制造，增材出工件的部分轮廓，再通过铣削进一步加工工件，减材结束后继续进行增材成型，如此循环直至工件加工完毕为止。这种方法可以提高表面质量和尺寸精度，但在增减材复合制造中存在增材热应力、减材加工应力相互耦合易导致部件变形以及刀具磨损大导致加工效率低等问题。
2、然而，目前已公开的增减材复合制造相关的技术往往专注于对增材制造方法的改进或者开发新型的增减材复合制造设备，而对现有的增减材复合制造技术的改进却涉及很少。如华中科技大学所申请专利(一种电磁感应加热辅助slm成形装置及成形方法，公开号：cn113275568a)采用可升降的电感线圈对激光加工平面实施实时预热，减小熔池与已凝固区域的温度梯度，从而减小内应力以减少裂纹数量，但是这种方法仅适用于增材加工，没有涉及减材的加工方法当涉及铣削减材时无法利用电感进行预热，加工后的表面质量差，尺寸精度较低；扬州大学所申请专利(基于感应加热增材与激光减材的增减材制造方法与装置，公开号：cn115519268a)采用电磁感应加热线圈对作为增材材料的金属棒
3、增减材复合制造技术中的减材方法依附于增材过程，对于难加工材料只能进行干切削，刀具磨损大，加工效率较低，而那些仅对增材过程进行改进和优化的专利方法难以兼顾减材的效果，因此采用现有的增减材复合制造的方法难以同时解决增材加工后热应力较大、减材刀具磨损大的问题。
4、针对上述现有技术中存在的问题，研究设计一种兼顾增材和减材过程进行改进的新型增减材复合制造加工方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
1、根据上述现有技术提出的增材温度梯度大、零件热应力大；减材加工刀具磨损大、加工效率低等技术问题，提供一种电感辅助的增减材复合制造加工方法。本方法并不是采取常用的电磁感应对工件进行淬火的方法来消除应力，而是对已烧结的部分进行感应加热来降低成型件的温度梯度变化，减小烧结后的热应力；对于难加工材料的减材问题，针对一些材料干切削下切削力较大的问题，设置电感线圈对被加工材料进行加热，可以软化一些难加工材料，改善材料的加工性能，减小刀具磨损，提高减材加工效率。
2、本专利技术主要采用一定功率的激光对铺设完成的粉末层进行加热熔融，在累积一定层数之后配合铣刀进行减材，同时设置电感线圈为铺设的粉末层和已成型工件进行加热，提供电感加热辅助增减材复合制造的制造方法，解决增减材成型的变形抑制及加工效率改善等技术问题。
3、本专利技术采用的技术手段如下：
4、一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，中的增材方式为铺粉式激光熔融、减材铣削方式为三轴数控铣、电感加热方式为工频电感线圈加热；
5、进一步地，加工方法包括如下步骤：
6、步骤1、开机准备：机床开机，调整激光坐标系和机床主轴坐标系一致；安装基板，铺设待加工的粉末材料；用加热元件预热基板并向机床通入保护气体来降低氧含量；
7、步骤2、创建加工程序：设置激光功率和扫描速度，计算增材激光路径和刀具减材路径；
8、步骤3、电感加热准备：在铺粉轴上设置感应线圈，调试感应电源，调节频率大小和电流的强弱，根据不同材料对感应加热设备设置不同的电压和频率；
9、步骤4、增材加工实施：待基板预热后对待成型区域的粉末进行增材成型，即使用高能激光束逐层烧结粉末，激光烧结一层之后升降平台带着整个基板下降并重新铺设粉末，继续下一层的烧结，往复烧结进而增材成型出零件的部分三维特征，整个过程保持电感线圈的运行；
10、步骤5、减材加工实施：增材成型出部分特征之后，调整电感线圈的加热频率并对拟加工表面进行减材加工，即通过主轴携带铣刀对工件进行铣削加工使其达到所需表面质量与尺寸精度，而后重复上述进程，整个过程中保持电感线圈的加热效果，其中增材过程与减材过程分别设置不同的频率。
11、进一步地，步骤2中的刀具减材路径规划好之后，要根据激光烧结和铣刀铣削的路径来设置电感线圈在铺粉轴上的位置，同时还要保证电感线圈的放置不会影响铺粉轴的工作。
12、进一步地，电感加热是基于两个基本的物理现象：电磁感应定律和焦耳效应。具体表现为：当迅速变化的电流流过金属工件时，电流集中于工件表层，在金属表层上产生一个选择性很高的热源。感应加热不要求外部热源，而是利用受热工件自身作为热源，这个方法也不要求工件与能源即感应线圈接触。感应加热其他的功能包括可以根据频率选择不同的加热深度，根据线圈耦合设计而得到精确的局部加热以及很高的功率密度。
13、进一步地，感应线圈由一圈缠绕在绝缘管上的导线构成。其中绝缘管又称为感应圈，感应圈的截面形状为矩形、圆形、板形中的一种，但不仅限于上述形状；
14、进一步地，当加热面积相同时，相比较来说，最省材料并且加热层均匀的截面形状为矩形截面；圆形截面易于弯制，加工容易，加工成本也比较低，但其漏磁比较严重，所以导致圆形截面的感应器加热效率有所降低；与圆形截面相比，矩形截面能够增大电流通路有效面积，减小磁漏，有利于磁场的分布，提高加热效率；综合考虑，矩形截面的感应圈的成本并不会高很多，磁场分布更均匀，所以选择矩形截面的感应圈。
15、进一步地，感应加热按照电源频率可分为：工频：50hz至1khz、中频：1khz至20khz、超音频：20khz至40khz、高频：0khz至40khz和超高频：200khz以上；
16、进一步地，感应加热四大类；不同加热频率的加热深度和厚度不同，所达到的加热效果也不尽相同，本专利技术按照加热目的选择50-1khz的工频电源，根据材料属性以及材料对温度和热量的具体需求来选择电源的具体频率，其中由于加工目的不同，增材过程与减材过程也需要分别设置不同的频率。
17、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
18、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合制造加工方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种电感辅助的增减材复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：白倩，臧文茁，马广义，牛方勇，刘志强，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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