一种3D加工方法及3D加工设备技术

本发明专利技术公开了一种3D加工方法及3D加工设备，其3D加工方法包括：激光增材熔覆系统进行3D打印得到3D打印单元；图像获取单元获取所述3D打印单元的图像信息并发送至图像处理单元；图像处理单元判断所述3D打印单元是否需要进行切削，若是，则驱动切削加工单元对所述3D打印单元进行切削；否则，驱动激光增材熔覆系统继续进行3D打印。本发明专利技术的3D加工方法及加工设备通过将激光增材成型系统与多轴加工系统相结合，在进行3D打印的过程中，采集3D打印单元的图像，并通过切削加工单元对3D打印单元进行精准切削，可实现激光融覆3D打印成形零部件时的可控可调，避免因盲打造成的成形失败以及成形精度低等缺点，实现3D工件的高效、高精度加工。

A 3D processing method and 3D processing equipment

The invention discloses a 3D processing method and a 3D processing device. The 3D processing method includes a 3D printing unit for the 3D printing of a laser material adding cladding system; the image acquisition unit obtains the image information of the 3D printing unit and sends it to the image processing unit; the image processing unit determines whether the 3D printing unit needs to be carried out. Cutting, if so, drives the cutting unit to cut the 3D printing unit; otherwise, drives the laser augmenting cladding system to continue 3D printing. The 3D processing method and processing equipment of the invention combine the laser material increasing molding system with the multi axis machining system. In the process of 3D printing, the image of the 3D printing unit is collected, and the 3D printing unit is accurately cut through the cutting unit, and the controllable adjustable of the laser melting 3D printing parts can be realized. To avoid the defects of forming failure and low forming accuracy, the 3D workpiece can be processed efficiently and precisely.

【技术实现步骤摘要】
一种3D加工方法及3D加工设备
本专利技术涉及3D打印
，特别涉及一种3D加工方法及3D加工设备。
技术介绍
近年来，激光融覆3D打印技术以其灵活、高效制造复杂零件的特点得到快速发展。其加工制造的零部件具有冶金质量好、成型速度快、成型尺寸大的优点，但成形零件的光洁度和精度较低，尤其配合位置无法保证精度，是激光熔覆3D打印技术难以大规模工业化最为重要的因素。为了提高激光熔覆3D打印技术成形精度，常规的方法是通过提高激光束的汇聚性，缩小打印点尺寸，提高成形精度，但仍难以达到工业机床切削加工的精度，同时缩小打印点尺寸给超细材料的供给带来很大难度，且熔化区的变小会带来成形速度大幅降低，此种以牺牲3D打印效率而带来的加工精度的提升非常有限，因而不适于大规模生产的工业领域。针对上述问题，将激光融覆3D打印技术与高精度数控机床结合，研发同时具有增减材制造功能的制造设备。目前结合增减材一体的加工设备在激光熔覆过程中无法对沉积高度、熔池温度以及激光功率等工艺参数进行化的控制，而这些工艺参数的变化会影响成形件的尺寸特征，如工件所能堆积的高度、工件每次上升的高度、工件表面的平整度、每道的宽度等。同时各参数之间也又相互影响，是一个非常复杂的过程。而目前国内外大部分3D打印过程都采用“盲”打工艺，需总结大量的工艺数据，成型工艺复杂，往往每一种形状零件、每一种材料都需要不断的试验，几乎每一层都需要总结出工艺参数；且当成型过程中出现异常时，系统无法识别，也不能自动调整，如果不去人工干预，将造成无法继续成型或将缺陷留在工件里，须由经验丰富的专业技术人员操作机器随时观察成型状态才能做出较合格的零件，严重影响了金属3D打印的普及性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术目的之一在于提供一种可对打印产品进行切削，打印精度高的3D加工方法。一种3D加工方法，包括：激光增材熔覆系统进行3D打印得到3D打印单元；图像获取单元获取所述3D打印单元的图像信息并发送至图像处理单元；图像处理单元判断所述3D打印单元是否需要进行切削，若是，则驱动切削加工单元对所述加工产品进行切削；否则，驱动激光增材熔覆系统继续进行3D打印。作为本专利技术的进一步改进，该方法还包括：所述图像获取单元获取激光头和熔池的图像信息并发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元分析所述激光头和熔池的图像信息，得到激光头到熔池中心的距离信息；根据激光头到熔池中心的距离信息调节激光头高度，保证离焦量和沉积高度不变。作为本专利技术的进一步改进，该方法还包括：温度采集单元采集熔池温度数据，并将温度数据发送至温度处理单元；温度处理单元将所述温度数据进行均值处理后与给定量进行比较；当熔池温度在设定值范围外，则通过调节激光器的功率来调节熔池温度至设定值范围内。本专利技术目的之二在于提供一种具有控制系统，可对打印产品进行切削，打印精度高的3D加工设备。一种3D加工设备，包括多轴加工系统、激光增材熔覆系统和控制系统，所述多轴加工系统上设有切削加工单元和打印平台，所述控制系统包括图像获取单元、图像发送单元和图像处理单元；所述激光增材熔覆系统用于在所述打印平台上进行3D打印得到3D打印单元；所述图像获取单元用于获取所述3D打印单元的图像信息；所述图像发送单元用于将3D打印单元的图像信息发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元用于判断所述3D打印单元是否需要进行切削；所述切削加工单元用于当所述图像处理单元判断出所述3D打印单元需要进行切削时，对所述3D打印单元进行切削。作为本专利技术的进一步改进，所述图像获取单元还用于获取激光头和熔池的图像信息；所述图像发送单元还用于将激光头和熔池的图像信息发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元还用于处理所述激光头和熔池的图像信息，得到激光头到熔池中心的距离信息。作为本专利技术的进一步改进，所述控制系统还包括激光头高度调节单元，所述激光头高度调节单元用于根据激光头到熔池中心的距离信息调节激光头高度，保证离焦量和沉积高度不变。作为本专利技术的进一步改进，所述控制系统还包括温度采集单元、温度发送单元、温度处理单元和温度调节单元；所述温度采集单元用于采集熔池温度数据；所述温度发送单元用于将熔池温度数据发送至所述温度处理单元；所述温度处理单元用于将熔池温度数据进行均值处理后与给定量进行比较；所述温度调节单元用于当温度处理单元得到熔池温度在设定值范围外时，通过调节激光器的功率来调节熔池温度至设定值范围内。作为本专利技术的进一步改进，所述激光器与数字电位器连接，所述温度调节单元通过调节数字电位器的电阻值来调节激光器的功率，进而调节熔池温度。作为本专利技术的进一步改进，所述多轴加工系统上安装有移动抓取单元，所述移动抓取单元用于抓取激光增材熔覆系统的激光头在所述打印平台上进行3D打印，所述移动抓取单元还用于抓取所述切削加工单元对3D打印单元进行切削。作为本专利技术的进一步改进，所述打印平台为二轴数控工作台，所述二轴数控工作台用于实现转动和摆动，所述多轴加工系统上还设有X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构。本专利技术的有益效果：本专利技术的3D加工方法及加工设备通过将激光增材成型系统与多轴加工系统相结合，通过多轴加工系统精准控制激光头和打印平台运动，并由控制系统控制激光头在打印平台上进行3D打印，同时采集3D打印单元的图像，并通过切削加工单元对3D打印单元进行精准切削，可实现激光融覆3D打印成形零部件时的可控可调，避免因盲打造成的成形失败以及成形精度低等缺点，实现3D工件的高效、高精度加工。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例中3D加工方法的示意图；图2是本专利技术实施例中3D加工设备的结构示意图；图3是本专利技术实施例中多轴加工系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例中多轴加工系统的内部结构示意图；图5是本专利技术实施例中激光增材成型系统的局部结构示意图；图6是本专利技术实施例中控制系统的示意图；标记说明：100、多轴加工系统；110、X轴运动机构；120、Y轴运动机构；130、Z轴运动机构；140、二轴数控工作台；150、刀具座；200、激光增材熔覆系统；210、激光头座；220、激光头；300、控制系统。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，为本专利技术实施例中的3D加工方法，该方法包括以下步骤：步骤S110、激光增材熔覆系统进行3D打印得到3D打印单元；具体的，激光增材熔覆系统在多轴加工系统上进行3D打印，该多轴加工系统上设有X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，还设有作为打印平台的二轴数控工作台，该二轴数控工作台与X轴运动机构连接，该二轴数控工作台用于实现转动和摆动，Y轴运动机构与Z轴运动机构连接，Z轴运动机构上安装有移动抓取单元，X轴运动机构上设有激光头座，激光增材系统中的激光头置于该激光头座上，该X轴运动机构驱动激光头座至指定位置，该移动抓取单元抓取激光头座上的激光头至二轴数控工作台上进行3D打印。步骤S12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D加工方法，其特征在于，包括：激光增材熔覆系统进行3D打印得到3D打印单元；图像获取单元获取所述3D打印单元的图像信息并发送至图像处理单元；图像处理单元判断所述3D打印单元是否需要进行切削，若是，则驱动切削加工单元对所述3D打印单元进行切削；否则，驱动激光增材熔覆系统继续进行3D打印。

【技术特征摘要】
1.一种3D加工方法，其特征在于，包括：激光增材熔覆系统进行3D打印得到3D打印单元；图像获取单元获取所述3D打印单元的图像信息并发送至图像处理单元；图像处理单元判断所述3D打印单元是否需要进行切削，若是，则驱动切削加工单元对所述3D打印单元进行切削；否则，驱动激光增材熔覆系统继续进行3D打印。2.如权利要求1所述的3D加工方法，其特征在于，还包括：所述图像获取单元获取激光头和熔池的图像信息并发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元分析所述激光头和熔池的图像信息，得到激光头到熔池中心的距离信息；根据激光头到熔池中心的距离信息调节激光头高度，保证离焦量和沉积高度不变。3.如权利要求1所述的3D加工方法，其特征在于，还包括：温度采集单元采集熔池温度数据，并将温度数据发送至温度处理单元；温度处理单元将所述温度数据进行均值处理后与给定量进行比较；当熔池温度在设定值范围外，则通过调节激光器的功率来调节熔池温度至设定值范围内。4.一种3D加工设备，其特征在于：包括多轴加工系统、激光增材熔覆系统和控制系统，所述多轴加工系统上设有切削加工单元和打印平台，所述控制系统包括图像获取单元、图像发送单元和图像处理单元；所述激光增材熔覆系统用于在所述打印平台上进行3D打印得到3D打印单元；所述图像获取单元用于获取所述3D打印单元的图像信息；所述图像发送单元用于将3D打印单元的图像信息发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元用于判断所述3D打印单元是否需要进行切削；所述切削加工单元用于当所述图像处理单元判断出所述3D打印单元需要进行切削时，对所述3D打印单元进行切削。5.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传洋，赵栋，原野，
申请(专利权)人：苏州江源精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32