本申請和產(chǎn)生的專利大體涉及制造系統(tǒng)和方法，并且更特別地，涉及用于高品質(zhì)超合金構(gòu)件等的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

例如在燃氣渦輪發(fā)動機等的燃燒系統(tǒng)的熱氣路徑中使用的構(gòu)件可由耐高溫且耐腐蝕性高的超合金材料制成。示例包括鎳基合金，諸如鉻鎳鐵合金和其它材料，諸如鈦?？设T造這些構(gòu)件，然后通過機加工來修整這些構(gòu)件。但是，由于材料的性質(zhì)，一般在工作中需要冷卻機加工工具。實際上，一般可能需要用冷卻劑和潤滑劑保護機加工工具。

添加制造系統(tǒng)現(xiàn)在可適應(yīng)不同類型的超合金。添加制造系統(tǒng)可產(chǎn)生非常復(fù)雜的三維構(gòu)件，浪費少。添加制造系統(tǒng)一般需要非常干凈的表面，以便避免諸如多孔性等缺陷。但是，機加工工具一般需要冷卻劑和潤滑劑，而且在使用中可產(chǎn)生灰塵和碎屑?？紤]到這一點，典型地可使添加制造系統(tǒng)和機加工工具(特別是以傳統(tǒng)方式冷卻的工具)保持分開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請和產(chǎn)生的專利因而提供一種聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)。聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)可包括外部腔室、定位在外部腔室內(nèi)的添加制造工具、定位在外部腔室內(nèi)的機加工工具，以及低溫流體源，低溫流體與機加工工具連通。

本申請和產(chǎn)生的專利進一步提供一種制造和修整構(gòu)件的方法。方法可包括以下步驟：在腔室內(nèi)層鋪超合金、用能源熔化超合金，以產(chǎn)生構(gòu)件，以及用腔室內(nèi)的低溫冷卻式機加工工具對構(gòu)件進行機加工。

本申請和產(chǎn)生的專利進一步提供一種用于產(chǎn)生和修整構(gòu)件的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)。聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)可包括外部腔室、定位在外部腔室內(nèi)的添加制造工具、定位在外部腔室內(nèi)的機加工工具、與機加工工具連通的低溫流體源、用于定位添加制造工具和/或機加工工具的一個或多個工具往復(fù)移送裝置，以及用于支承構(gòu)件的工作臺。

技術(shù)方案1. 一種聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，包括：

外部腔室；

定位在所述外部腔室內(nèi)的添加制造工具；

定位在所述外部腔室內(nèi)的機加工工具；以及

與所述機加工工具連通的低溫流體源。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述添加制造工具包括激光淀積焊接工具。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述添加制造工具包括激光器。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述添加制造工具包括與金屬源連通的噴嘴。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬源包括金屬粉末流或金屬線材。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬源包括超合金。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述機加工工具包括工具頭。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案7所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述工具頭包括與所述低溫流體源連通的冷卻噴嘴。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫流體源包括惰性流體。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述惰性流體包括氦或氬。

技術(shù)方案11. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫流體源包括氮或二氧化碳。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)進一步包括一個或多個工具往復(fù)移送裝置，以定位所述添加制造工具和/或所述機加工工具。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)進一步包括工作臺。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述工作臺包括旋轉(zhuǎn)臺和/或回旋組件。

技術(shù)方案15. 一種制造和修整構(gòu)件的方法，包括：

在腔室內(nèi)層鋪超合金；

用能源熔化所述超合金，以產(chǎn)生所述構(gòu)件；以及

用所述腔室內(nèi)的低溫冷卻式機加工工具對所述構(gòu)件進行機加工。

技術(shù)方案16. 一種用于產(chǎn)生和修整構(gòu)件的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，包括：

外部腔室；

定位在所述外部腔室內(nèi)的添加制造工具；

定位在所述外部腔室內(nèi)的機加工工具；

與所述機加工工具連通的低溫流體源；

一個或多個工具往復(fù)移送裝置，其用于定位所述添加制造工具和/或所述機加工工具；以及

用于支承所述構(gòu)件的工作臺。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述添加制造工具包括激光淀積焊接工具。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述添加制造工具包括激光器和與金屬源連通的噴嘴。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述機加工工具包括工具頭和與所述低溫流體源連通的冷卻噴嘴。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫流體源包括氦、氬、氮或二氧化碳。

技術(shù)方案21. 一種聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，包括：

外部腔室(270)；

定位在所述外部腔室(270)內(nèi)的添加制造工具(120)；

定位在所述外部腔室(270)內(nèi)的機加工工具(180)；以及

與所述機加工工具(180)連通的低溫流體源(210)。

技術(shù)方案22. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述添加制造工具(120)包括激光淀積焊接工具(130)。

技術(shù)方案23. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述添加制造工具(120)包括激光器(170)。

技術(shù)方案24. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述添加制造工具(120)包括與金屬源(160)連通的噴嘴(140)。

技術(shù)方案25. 根據(jù)技術(shù)方案24所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述金屬源(160)包括金屬粉末流(150)或金屬線材。

技術(shù)方案26. 根據(jù)技術(shù)方案24所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述金屬源(160)包括超合金。

技術(shù)方案27. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述機加工工具(180)包括工具頭(190)。

技術(shù)方案28. 根據(jù)技術(shù)方案27所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述工具頭(190)包括與所述低溫流體源(210)連通的冷卻噴嘴(200)。

技術(shù)方案29. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述低溫流體源(210)包括惰性流體。

技術(shù)方案30. 根據(jù)技術(shù)方案29所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述惰性流體包括氦或氬。

技術(shù)方案31. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述低溫流體源(210)包括氮或二氧化碳。

技術(shù)方案32. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)進一步包括一個或多個工具往復(fù)移送裝置(230)，以定位所述添加制造工具(120)和/或所述機加工工具(180)。

技術(shù)方案33. 根據(jù)技術(shù)方案21所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)進一步包括工作臺(240)。

技術(shù)方案34. 根據(jù)技術(shù)方案33所述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述工作臺(240)包括旋轉(zhuǎn)臺(250)和/或攪拌組件(260)。

技術(shù)方案35. 一種用于制造和修整構(gòu)件(110)的方法，包括：

在腔室(270)內(nèi)層鋪超合金；

用能源(170)熔化所述超合金，以產(chǎn)生所述構(gòu)件(110)；以及

用所述腔室(270)內(nèi)的低溫冷卻式機加工工具(180)對所述構(gòu)件(110)進行機加工。

在審閱結(jié)合若干視圖和所附權(quán)利要求得到的以下詳細描述時，本申請和產(chǎn)生的專利的這些和其它特征和改進對本領(lǐng)域普通人員將變得明顯。

附圖說明

圖1是可在本文描述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)的示意圖。

圖2是圖1的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)的添加制造工具的示例性噴嘴的示意圖。

圖3是圖1的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)的示例性機加工工具的示意圖。

部件列表

100聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)

110構(gòu)件

120添加制造工具

130激光淀積焊接工具

140噴嘴

150金屬粉末流

160金屬粉末源

170激光器

180機加工工具

190工具頭

200冷卻噴嘴

210冷卻流體源

220低溫流體

230工具往復(fù)移送裝置

240工作臺

250旋轉(zhuǎn)臺

260回旋組件

270外部腔室。

具體實施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中相同標(biāo)號在若干視圖中表示相同元件，圖1顯示可在本文描述的聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100的示例。添加制造和機加工系統(tǒng)100可用來制造構(gòu)件110。構(gòu)件110可由超合金或任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。?gòu)件110可為渦輪構(gòu)件或任何類型的高強度或高溫構(gòu)件等。構(gòu)件110可具有任何適當(dāng)?shù)拇笮?、形狀或?gòu)造。

聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100可包括添加制造工具120。在這個示例中，添加制造工具120可為激光淀積焊接工具130。如大體描述和圖2中顯示的那樣，激光淀積焊接工具130可包括噴嘴140，金屬粉末流150流過噴嘴140。噴嘴140可與金屬粉末源160連通。金屬粉末源160可包括任何類型的金屬粉末，金屬粉末包括超合金等。激光淀積焊接工具130還可使用金屬線材等。激光淀積焊接工具130還包括圍繞噴嘴140定位的激光器170。激光器170可為例如二極管激光器等?？稍诒疚氖褂萌魏晤愋偷倪m當(dāng)?shù)募す庋b置或能量源，它們具有任何適當(dāng)?shù)拇笮　⑿螤?、?gòu)造或容量。激光淀積焊接工具130可通過應(yīng)用成層的金屬粉末流150，然后用激光器170熔化層，來產(chǎn)生構(gòu)件110。還可使用惰性保護氣體/載體氣體?？稍诒疚氖褂闷渌愋偷奶砑又圃旃ぞ?20和技術(shù)。可在本文使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。

聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100還可包括機加工工具180。機加工工具180可包括工具頭190。工具頭190可為傳統(tǒng)設(shè)計，并且可具有任何適當(dāng)?shù)拇笮?、形狀、?gòu)造或容量。工具頭190可為空心的，并且其中可包括冷卻噴嘴200。冷卻噴嘴200可與冷卻流體源210連通。冷卻流體源210可包括低溫流體220或其它類型的冷卻流體。低溫流體220可為惰性氣體等。適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w可包括氦、氬等。其它類型的冷卻流體可包括氮、二氧化碳等。在工具頭190對構(gòu)件110進行機加工的同時，低溫流體220可冷卻工具頭190?？稍诒疚氖褂闷渌鼧?gòu)件和其它構(gòu)造。

聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)110可包括一個或多個工具往復(fù)移送裝置230。工具往復(fù)移送裝置230可允許添加制造工具120和機加工工具180按任何期望方向移動。添加制造工具120和機加工工具180可共用工具往復(fù)移送裝置230，或者各個工具可具有其本身的往復(fù)移送裝置230。添加制造工具120和機加工工具180可通過工具往復(fù)移送裝置230來相互交換。雖然顯示了添加制造工具120和機加工工具180定位成彼此相鄰，但添加制造工具120和機加工工具180可為獨立結(jié)構(gòu)，而且可共同移動或單獨移動。工具往復(fù)移送裝置230可為X-Y移動裝置，具有兩個或更多個移動軸線。工具往復(fù)移送裝置230可為傳統(tǒng)設(shè)計，并且可具有任何適當(dāng)?shù)拇笮?、形狀或?gòu)造。可在本文使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。

聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100還可包括工作臺240。工作臺240可在制造和機加工期間將構(gòu)件110支承在其上。在這個示例中，工作臺240可為旋轉(zhuǎn)臺250。旋轉(zhuǎn)臺250可允許構(gòu)件110旋轉(zhuǎn)。工作臺240還可包括回旋組件260?；匦M件260可允許如期望的那樣將構(gòu)件110定位在兩個、三個、四個或五個移動軸線上。工作臺240可為傳統(tǒng)設(shè)計，并且可具有任何適當(dāng)?shù)拇笮?、形狀或?gòu)造?？稍诒疚氖褂闷渌鼧?gòu)件和其它構(gòu)造。

聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100可包括外部腔室270，外部腔室270全部或部分地包圍添加制造工具120和機加工工具180。外部腔室270可具有任何適當(dāng)?shù)拇笮?、形狀或?gòu)造。外部腔室270可較大程度上是不透氣的，以在其中保持低溫流體230、其它類型的冷卻流體和惰性氣體?？赏ㄟ^從低溫流體蒸發(fā)氣體來產(chǎn)生正壓力?？捎萌魏伪憷姆绞浇咏獠壳皇?70的內(nèi)部。還可加熱或冷卻外部腔室270的內(nèi)部。可在本文使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。

在使用中，聯(lián)合式添加制造和機加工系統(tǒng)100可通過添加制造工具120來產(chǎn)生構(gòu)件110。特別地，激光淀積焊接工具130建立一層一層的金屬粉末流150，并且然后通過激光器170熔化層。一旦構(gòu)件110完成且已經(jīng)變冷，機加工工具180可像期望的那樣修整構(gòu)件110。備選地，添加制造工具120和機加工工具180可互相交換幾次，以便產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、通道等。工具往復(fù)移送裝置230和工作臺240允許在整個過程中精確地定位構(gòu)件110和/或工具。使用低溫流體220或其它類型的冷卻流體容許準(zhǔn)確地機加工超合金等。特別地，低溫流體220對工具頭190提供恰當(dāng)水平的冷卻劑/潤滑劑。在蒸發(fā)之后，低溫流體220可對添加制造工具120和附加過程提供惰性大氣。可在本文使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。

應(yīng)當(dāng)明顯的是，前述僅僅涉及本申請和產(chǎn)生的專利的某些實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可作出許多變化和修改，而不偏離由所附權(quán)利要求及其等效物所限定的本發(fā)明的精神和范圍。