一種金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法，屬于數(shù)控加工與快速成形的技術(shù)交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的金屬毛坯件加工方法，一般需要手工打磨、拋光，這樣造成加工效率低，加工精度不穩(wěn)定。采用數(shù)控加工，雖然可以提高生產(chǎn)效率，但是在加工形狀特別復(fù)雜和包含有窄縫、深槽等型面的零件時，仍然存在著一定的弊端。
[0003]激光熔覆快速成形技術(shù)具有選材廣、成形精度高、成形產(chǎn)品強度高、內(nèi)部晶粒組織細小等特點，特別適合于金屬零件的快速制造，可應(yīng)用于零件生產(chǎn)之中。
[0004]機械零件的數(shù)控加工方法，加工精度低，且受到機床與刀具的制約較大，難以加工精密復(fù)雜的部分；而采用激光熔覆快速成形技術(shù)進行零件制造，因其層層鋪料，故而耗費時間長，增加了零件制作的成本，且當激光熔覆層過厚時，裂紋與缺陷明顯，零件質(zhì)量將大為下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服零件加工中所存在的各種問題，本發(fā)明提供一種金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法。該方法將數(shù)控加工與激光熔覆結(jié)合起來，將金屬毛坯件置于復(fù)合加工機床上，采用邊加工邊熔覆的方式，得到零件的最終成形產(chǎn)品。
[0006]一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，包括以下步驟:
(1)鑄造得到零件毛坯；
(2)根據(jù)零件毛坯的精度要求、形狀特征等因素，以及加工設(shè)備與熔覆設(shè)備的行程，對零件毛坯進行分區(qū)，確定加工區(qū)域與熔覆區(qū)域；
(3)針對不同的區(qū)域，分別編寫各自對應(yīng)的數(shù)控加工代碼與激光熔覆代碼；
(4)預(yù)制熔覆用金屬合金粉末；
(5)將零件毛坯置于復(fù)合加工平臺上；
(6)根據(jù)數(shù)控加工代碼，驅(qū)動數(shù)控加工設(shè)備對零件毛坯進行數(shù)控加工操作；根據(jù)熔覆代碼，驅(qū)動激光熔覆快速成形設(shè)備對零件毛坯進行激光熔覆操作，直至得到零件的最終成形
τ?: 口廣PR ο
[0007]進一步地，一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，在加工熔覆過程中，根據(jù)零件毛坯的不同特征，可選用不同的制造方法:精度要求低，結(jié)構(gòu)簡單，易于成形，厚度較大的地方，應(yīng)采用數(shù)控加工的方法；精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形困難，厚度較小，具有窄縫、深槽等特征的部分，以及受力較大的轉(zhuǎn)角或凸起等處，應(yīng)采用激光熔覆的方法。
[0008]進一步地，一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，根據(jù)具體的制作需求，可將加工與熔覆同步進行，也可分步進行，且兩者之間不存在先后順序，加工與熔覆均可反復(fù)進行；若為同步進行，在編寫加工與熔覆程序時，應(yīng)避免兩者之間的干涉。
[0009]進一步地，一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，數(shù)控加工與激光熔覆可以實現(xiàn)對彼此的補償，直至得到零件的最終產(chǎn)品。
[0010]進一步地，一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，在加工區(qū)域，可針對不同部位的性能要求分別選用不同的加工方法和加工工藝參數(shù)；在熔覆區(qū)域，也可針對不同部位的性能要求分別選用不同的熔覆材料和熔覆工藝參數(shù)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾個方面的優(yōu)勢:
(1)將傳統(tǒng)的數(shù)控加工與激光熔覆快速成形技術(shù)結(jié)合起來，傳統(tǒng)的數(shù)控加工可以實現(xiàn)零件的快速化與粗略化加工；而激光熔覆快速成形技術(shù)，可以實現(xiàn)對零件的難加工、受力大及高精度部分的精密制造，實現(xiàn)零件加工的精密化與細微化；
(2)激光熔覆成形的金屬零件工作面，晶粒組織致密，機械性能優(yōu)良，耐磨、耐熱、耐蝕，力學性能好，無需進行熱處理即可直接使用；
(3)鑄造的零件毛坯易產(chǎn)生收縮變形，利用激光熔覆快速成形技術(shù)，可對變形處進行熔覆修復(fù)；
(4)數(shù)控加工與激光熔覆同步進行，縮短了零件的制作周期，節(jié)省了制作成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0014]本實施例的具體實施步驟如下:
a.鑄造得到零件毛坯2;
b.根據(jù)零件毛坯2的精度要求、形狀特征等因素，以及加工設(shè)備與熔覆設(shè)備的行程，對零件毛坯2進行分區(qū)，確定加工區(qū)域與熔覆區(qū)域；
c.針對不同的區(qū)域，分別編寫各自對應(yīng)的數(shù)控加工代碼與激光熔覆代碼；
d.預(yù)制恪覆用金屬合金粉末；
e.將零件毛坯2置于復(fù)合加工機床平臺I上；
f.根據(jù)數(shù)控加工代碼，驅(qū)動加工主軸4對零件毛坯2進行數(shù)控加工操作；根據(jù)熔覆代碼，采用同軸送粉的方式，驅(qū)動激光熔覆頭6對零件毛坯2進行激光熔覆操作，直至得到零件的最終成形產(chǎn)品。
[0015]本實施例的數(shù)控加工設(shè)備主要結(jié)構(gòu)包括加工刀具3和加工主軸4等，激光熔覆設(shè)備主要結(jié)構(gòu)包括同軸送粉頭5、激光熔覆頭6、激光器7、送粉器8等，可實現(xiàn)對金屬毛坯件的數(shù)控加工與激光熔覆工作。
[0016]在加工過程中，針對金屬毛坯件不同區(qū)域的特點，分別采用數(shù)控加工的方法和激光熔覆的方法，對零件進行加工制造。其中，數(shù)控加工主要針對精度要求低、結(jié)構(gòu)簡單、厚度較大的地方，而激光熔覆主要針對精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度較小，具有窄縫、深槽等特征的部分，以及受力較大的轉(zhuǎn)角或凸起等處。如果在一次成形過程中，因加工或熔覆的偏差，而未能得到零件的最終產(chǎn)品，可以往復(fù)進行加工與熔覆過程，實現(xiàn)兩者之間的互相補償:即若有加工過切之處，可對其進行熔覆補償；而若有熔覆超過預(yù)期厚度之處，也可對其進行加工補償，直至得到零件的最終產(chǎn)品。
[0017]在熔覆過程中，需對激光熔覆區(qū)域進行惰性氣體保護，其惰性氣體為氮氣、氬氣或者氦氣。
[0018]本發(fā)明結(jié)合了數(shù)控加工成形與激光熔覆快速成形的優(yōu)點，特別適用于對結(jié)構(gòu)、尺寸和表面質(zhì)量有特殊要求的零件制造。
[0019]雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: a、鑄造得到零件毛坯； b、根據(jù)零件毛坯的精度要求、形狀特征等因素，以及加工設(shè)備與熔覆設(shè)備的行程，對零件毛坯進行分區(qū)，確定加工區(qū)域與熔覆區(qū)域； C、針對不同的區(qū)域，分別編寫各自對應(yīng)的數(shù)控加工代碼與激光熔覆代碼； d、預(yù)制恪覆用金屬合金粉末； e、將零件毛坯置于復(fù)合加工平臺上； f、根據(jù)數(shù)控加工代碼，驅(qū)動數(shù)控加工設(shè)備對零件毛坯進行數(shù)控加工操作；根據(jù)熔覆代碼，驅(qū)動激光熔覆快速成形設(shè)備對零件毛坯進行激光熔覆操作，直至得到零件的最終成形τ?: 口廣PR ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，其特征在于，在加工熔覆過程中，根據(jù)零件毛坯的不同特征，可選用不同的制造方法:精度要求低，結(jié)構(gòu)簡單，易于成形，厚度較大的地方，應(yīng)采用數(shù)控加工的方法；精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形困難，厚度較小，具有窄縫、深槽等特征的部分，以及受力較大的轉(zhuǎn)角或凸起等處，應(yīng)采用激光熔覆的方法。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，其特征在于，根據(jù)具體的制作需求，可將加工與熔覆同步進行，也可分步進行，且兩者之間不存在先后順序，加工與熔覆均可反復(fù)進行；若為同步進行，在編寫加工與熔覆程序時，應(yīng)避免兩者之間的干涉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，其特征在于，數(shù)控加工與激光熔覆可以實現(xiàn)對彼此的補償，直至得到零件的最終產(chǎn)品。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬毛坯件復(fù)合加工成形方法，其特征在于，在加工區(qū)域，可針對不同部位的性能要求分別選用不同的加工方法和加工工藝參數(shù)；在熔覆區(qū)域，也可針對不同部位的性能要求分別選用不同的熔覆材料和熔覆工藝參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種金屬毛坯件的復(fù)合加工成形方法，該方法針對金屬毛坯件不同區(qū)域的特點，分別采用數(shù)控加工和激光熔覆的方法，完成對毛坯件的復(fù)合加工成形。在復(fù)合加工成形過程中，數(shù)控加工方法主要針對毛坯件精度要求低、結(jié)構(gòu)簡單、易于成形、厚度較大的地方，而激光熔覆快速成形方法主要針對毛坯件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成形困難、厚度較小、具有窄縫、深槽等特征的部分，以及受力較大的轉(zhuǎn)角或凸起等處。該方法將數(shù)控加工和激光熔覆兩種技術(shù)結(jié)合起來，可同時實現(xiàn)毛坯件的快速化和精密化加工，零件性能優(yōu)良，制作周期短，成本低。
【IPC分類】C23C24/10, B22F3/105
【公開號】CN104962904
【申請?zhí)枴緾N201510284999
【發(fā)明人】單忠德, 孫福臻, 劉豐, 曲文峰
【申請人】機械科學研究總院先進制造技術(shù)研究中心
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月29日