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CN118789296A - 面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法 - Google Patents

面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法 Download PDF

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Publication number
CN118789296A
CN118789296A CN202410953462.9A CN202410953462A CN118789296A CN 118789296 A CN118789296 A CN 118789296A CN 202410953462 A CN202410953462 A CN 202410953462A CN 118789296 A CN118789296 A CN 118789296A
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CN
China
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machining
water jet
workbench
blank
processing
Prior art date
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Pending
Application number
CN202410953462.9A
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English (en)
Inventor
李登
马彦昭
蔡景润
康勇
邱本彬
黄诺帝
王晓笋
张志强
陆文俊
李照宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
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Publication date
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Abstract

本发明公开面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法,加工装备包括六轴水射流加工机械臂、铣削加工组件、超声收发器、三维激光扫描系统、隔离门和除水雾组件等。该装备工作时,首先用六轴机械臂控制磨料水射流沿预设的路径对毛坯件进行大去除量加工,同时使用超声收发器实时监测是否过切,粗加工完成后利用三维激光扫描系统进行余量检测,最后用加工中心对工件进行精加工。该装备可利用磨料水射流技术实现难加工材料,如铝基碳化硅、高温合金、高熵合金等材料的大去除量高效加工,同时结合加工中心实现高精度加工,从而产生巨大的经济效益。

Description

面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法
技术领域
本发明涉及到材料加工技术领域,具体涉及到一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法。
背景技术
铝基碳化硅、高温合金、高熵合金等材料因其具有高强度、低密度、高抗腐蚀、耐高温等优良性质,成为现代工业中不可或缺的材料之一,在航空航天、海洋工业、化工、医疗等领域有广泛的应用,但由于硬度较高等原因,铝基碳化硅、高温合金、高熵合金等材料十分难以加工。
现有技术中通常是使用机加工的方式对这类难加工材料进行加工,这对刀具提出了较高要求,而且加工效率较低;也有采用水射流的方式进行加工,虽然减少了刀具的损耗,但是加工精度不高,加工余量难以控制,容易产生不合格产品。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备及加工方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,包括第一工作台和第二工作台,以及设置在所述第一工作台和所述第二工作台之间的可启闭的隔离门;所述第一工作台上设有铣削加工组件,所述第二工作台上设有多轴水射流加工机械臂;
所述第一工作台上设有多向移动的装夹平台,所述装夹平台用于夹持工件;在粗加工时,所述装夹平台移动至所述第二工作台,在精加工时,所述装夹平台移动至所述第一工作台;
所述多轴水射流加工机械臂的末端设有磨料水射流喷头,以及超声收发器,所述超声收发器朝向所述磨料水射流喷头的射流束出口布置;
所述第一工作台上还设有扫描组件,所述扫描组件用于粗加工后的工件的模型重建;所述第一工作台远离所述第二工作台的一侧还设有除水雾组件,所述除水雾组件用于吹散所述隔离门开启时弥漫的水雾。
本加工装备将水射流与铣削两种加工方式集成于一套加工中心中,能够充分发挥这两种加工方式的优点,完成对难加工材料的粗加工和精加工操作,而且能够对加工质量和加工精度进行有效的检测和判定,提升了加工质量和效率,实现了难加工材料的高精度加工,可以产生较好的经济效益。
磨料水射流加工是一种先进的加工技术,它利用高压水流携带磨料颗粒对工件进行冲击和切削,从而实现对工件的加工。磨料水射流加工可以适用于各种材料的加工,包括金属、非金属、复合材料等,可以在短时间内完成大量材料的去除。与传统的机械加工方式相比,磨料水射流加工不需要昂贵的刀具和夹具,降低了加工成本,由于水射流带走了大部分切削热量,工件切削表面不会产生热影响区,大大提高了加工质量。铣削加工具有高精度、高效率和高灵活性等优点,能够实现快速、准确的材料去除,满足各种加工需求。发明水射流与铣削加工中心一体化智能加工装备,利用磨料水射流技术实现难加工材料的大去除量高效加工,同时结合加工中心实现高精度加工,可以产生巨大的经济效益。
所述第一工作台和所述第二工作台并排设置,能够分别支撑安装所述铣削加工组件和所述多轴水射流加工机械臂,两个工作台所在区域分别负责了精加工区域和粗加工区域,两种之间互不干扰。所述装夹平台是夹持毛坯件的主要夹具,它能够在第一工作台和第二工作台之间往复移动,以便在粗加工区域和精加工区域之间移动待加工毛坯件,方便其加工和扫描检测。
所述隔离门位于粗加工区域与精加工区域之间,用于隔离水射流加工产生的水雾,减少水雾对装备的锈蚀以及其它部件的影响。所述除水雾组件能够吹散粗加工结束后隔离门开启时弥漫的水雾,同时吹去毛坯件表面残余的水膜,降低水膜对后续所述扫描组件扫描的影响。被吹净的毛坯件可以由所述装夹平台移动至扫描区域,进行三维扫描,重新构建毛坯件模型,得到粗加工后毛坯件的轮廓尺寸信息,以便判断加工余量是否合格。
进一步的,还包括设置在所述第一工作台和所述第二工作台上的外壳体,所述隔离门安装于所述外壳体内,所述外壳体在所述第一工作台所在区域的正面设有机体滑门、侧面设有窗口,所述外壳体在所述第二工作台所在区域的上方设有排风口。
进一步的,所述隔离门为升降门或者滑移门。
进一步的,所述第一工作台上设有多向移动模组,所述多向移动模组延伸至所述第二工作台,所述多向移动模组上方设置所述装夹平台。
进一步的,所述除水雾组件包括设置在所述第一工作台外侧边缘的除雾风扇,以及设置在所述除雾风扇上的加热元件,所述除雾风扇朝向所述多轴水射流加工机械臂布置。
进一步的,所述扫描组件包括第一激光扫描仪和第二激光扫描仪,所述第一工作台在远离所述第二工作台的一侧设置支撑架,所述第一激光扫描仪通过滑轨可移动的布置在所述支撑架的侧面,所述第二激光扫描仪安装于所述支撑架的顶部朝下布置。
一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,所述加工方法包括如下步骤:
将待加工毛坯件放至所述装夹平台上并夹紧;
所述装夹平台移动至所述第二工作台所在区域,并关闭所述隔离门;
启动粗加工程序,所述多轴水射流加工机械臂控制所述磨料水射流喷头对所述待加工毛坯件进行大去除量的粗加工;
粗加工的同时,所述多轴水射流加工机械臂末端的超声收发器对所述待加工毛坯件进行超声检测,通过测量分析切割厚度,判断磨料水射流粗加工是否合格;
超声检测合格后,所述隔离门开启,同时启动所述除水雾组件;
所述装夹平台带动所述待加工毛坯件移动至所述第一工作台一侧的激光扫描区域,通过所述扫描组件对所述待加工毛坯件进行三维扫描,重建工件模型,并检测加工余量是否符合要求;
加工余量检测合格后,待加工毛坯件再次通过所述装夹平台移动至所述第一工作台中部的精加工区域,通过铣削工艺进行精加工;
精加工完毕后,取出工件。
进一步的,所述超声检测的判断方法如下:
预设加工余量为h 0,粗加工预设去除厚度为h 1,超声检测得到的实际去除厚度为h 2
h 2>h 0+h 1,则磨料水射流粗加工过切,系统停机报警;
h 1<h 2<h 0+h 1,则磨料水射流粗加工未过切,且去除量合格;
h 2<h 1,则磨料水射流粗加工去除量不合格,需进行补偿加工,补偿加工量h 3需满足h 1-h 2<h 3<h 1+h 0-h 2,补偿加工路径为原路径往待加工毛坯件实体方向偏移h 3得到的新路径。
进一步的,所述扫描组件对所述待加工毛坯件的扫描包括侧面扫描和顶部扫描,在进行扫描时,所述待加工毛坯件在所述装夹平台的带动下做旋转运动;若检测到加工余量不合格则进行报警,合格则进行下一步。
进一步的,所述加工余量的检测方法如下:待加工毛坯件模型往实体外偏置等于预设加工余量的距离,得到带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,通过将扫描得到的待加工毛坯件实际加工轮廓与带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓进行对比,若待加工毛坯件实际加工轮廓突出于带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,则判断加工余量检测不合格,否则判断加工余量检测合格。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、本加工装备将水射流与铣削两种加工方式集成于一套加工中心中,能够充分发挥这两种加工方式的优点,完成对难加工材料的粗加工和精加工操作,而且能够对加工质量和加工精度进行有效的检测和判定,提升了加工质量和效率,实现了难加工材料的高精度加工,可以产生较好的经济效益;
2、本加工方法能够充分发挥磨料水射流加工在粗加工时材料去除快、无刀具磨损、对工件热影响低等特点,以及铣削精加工时效率高、精度高、表面质量好等优点,通过集成两种加工方法实现了对铝基碳化硅、高温合金、高熵合金等难加工材料的大去除量、高效、高精度加工;
3、本通过超声检测与激光三维扫描检测两种检测方法,可以有效防止粗加工不合格品进入精加工程序,从而降低废品率,提高生产流程的自动化;
4、所述隔离门位于粗加工区域与精加工区域之间,能够隔离水射流加工产生的水雾,减少水雾对装备的锈蚀以及其它部件的影响;
5、所述超声收发器跟随磨料水射流喷头同步移动,且其收发端正对射流束出口,以获得较好的扫描视角,所述超声收发器使用低频超声波以增强穿透能力,减少水雾的干扰;
6、所述除水雾组件能够吹散粗加工结束后隔离门开启时弥漫的水雾,同时吹去毛坯件表面残余的水膜,降低水膜对后续所述扫描组件扫描的影响;被吹净的毛坯件更有利于三维扫描和重新构建毛坯件模型,以便准确判断余量是否合格。
附图说明
图1为本发明一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的示意图(隐藏外壳体);
图2为图1中A处的放大结构示意图;
图3为本发明一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的整体结构示意图;
图4是本发明对难加工材料进行复合加工的流程示意图;
图中:1、第一工作台;2、第二工作台;3、隔离门;4、铣削加工组件;5、多轴水射流加工机械臂;6、磨料水射流喷头;7、超声收发器;8、多向移动模组;9、装夹平台;10、除水雾组件;11、支撑架;12、第一激光扫描仪;13、第二激光扫描仪;14、外壳体。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1~图3所示,一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,包括第一工作台1和第二工作台2,以及设置在所述第一工作台1和所述第二工作台2之间的可启闭的隔离门3;所述第一工作台1上设有铣削加工组件4,所述第二工作台2上设有多轴水射流加工机械臂5;
所述第一工作台1上设有多向移动的装夹平台9,所述装夹平台9用于夹持工件或者毛坯件;在粗加工时,所述装夹平台9移动至所述第二工作台2,在精加工时,所述装夹平台9移动至所述第一工作台1;
所述多轴水射流加工机械臂5的末端设有磨料水射流喷头6,以及超声收发器7,所述超声收发器7朝向所述磨料水射流喷头6的射流束出口布置;
所述第一工作台1上还设有扫描组件,所述扫描组件用于粗加工后的工件的模型重建;所述第一工作台1远离所述第二工作台2的一侧还设有除水雾组件10,所述除水雾组件10用于吹散所述隔离门3开启时弥漫的水雾。
本加工装备将水射流与铣削两种加工方式集成于一套加工中心中,能够充分发挥这两种加工方式的优点,完成对难加工材料的粗加工和精加工操作,而且能够对加工质量和加工精度进行有效的检测和判定,提升了加工质量和效率,实现了难加工材料的高精度加工,可以产生较好的经济效益。
所述第一工作台1和所述第二工作台2并排设置,能够分别支撑安装所述铣削加工组件4和所述多轴水射流加工机械臂5,两个工作台所在区域分别负责了精加工区域和粗加工区域,两种之间互不干扰。所述装夹平台9是夹持毛坯件的主要夹具,它能够在第一工作台1和第二工作台2之间往复移动,以便在粗加工区域和精加工区域之间移动待加工毛坯件,方便其加工和扫描检测。
所述隔离门3位于粗加工区域与精加工区域之间,用于隔离水射流加工产生的水雾,减少水雾对装备的锈蚀以及其它部件的影响;同时所述隔离门也能够避免磨削加工产生的废料进入粗加工所在区域。
所述多轴水射流加工机械臂5的末端通过支架连接安装有所述磨料水射流喷头6,所述磨料水射流喷头6能够产生含磨料的高压水流(射流束)对待加工毛坯件进行大去除量的粗加工,大去除量是相对于精加工而言,去除毛坯上更多的材料。可以理解的是,磨料水射流粗加工有高压泵与磨料供应罐(图中未示出)提供高压水射流与磨料。所述铣削加工组件可以包含有立柱、滑座、回转箱体、刀盘、铣刀等在内的零部件,可以执行金属材料的铣削操作。
所述超声收发器7也可以设置在所述支架的下方,让其收发端正对射流束出口,以获得较好的扫描视角,所述超声收发器7使用低频超声波以增强穿透能力,减少水雾的干扰,通过超声波探测的原理能够测量分析切割厚度,判断磨料水射流粗加工是否合格,检测到粗加工实际去除的厚度,比如先后两次超声波检测的尺寸差值。
所述除水雾组件10能够吹散粗加工结束后隔离门开启时弥漫的水雾,同时吹去毛坯件表面残余的水膜,降低水膜对后续所述扫描组件扫描的影响。被吹净的毛坯件可以由所述装夹平台9移动至扫描区域,进行三维扫描,重新构建毛坯件模型,得到粗加工后毛坯件的轮廓尺寸信息,以便判断加工余量是否合格。
进一步的,本加工装备还包括设置在所述第一工作台1和所述第二工作台2上的外壳体14,所述隔离门3安装于所述外壳体14内,所述外壳体14在所述第一工作台1所在区域的正面设有机体滑门、侧面设有窗口,所述外壳体在所述第二工作台2所在区域的上方设有排风口。
所述外壳体14能够将两个加工区域全部罩起来,形成防护;开启所述机体滑门后可以进行取放毛坯件的操作,所述窗口可以用于观察加工情况,也可以利用所述窗口对扫描组件和除水雾组件进行维护;所述排风口能够形成排风通道,有利于内外部气体交换。
进一步的,所述隔离门3为升降门或者滑移门,可以通过电动的方式进行控制。
进一步的,所述第一工作台1上设有多向移动模组8,所述多向移动模组8延伸至所述第二工作台2,所述多向移动模组8上方设置所述装夹平台9。
所述多向移动模组8可以是XY向移动模组,能够实现水平面内的XY方向的移动;所述装夹平台9本身可以为转台结构,能够绕Z轴进行旋转。所述多轴水射流加工机械臂5可以是六轴机械臂,能够执行多方位和多角度的加工操作。
进一步的,所述除水雾组件10包括设置在所述第一工作台1外侧边缘的除雾风扇,以及设置在所述除雾风扇上的加热元件,所述除雾风扇朝向所述多轴水射流加工机械臂布置。
所述除雾风扇配合所述加热元件(比如加热电阻)的设置,能够产生热风,更加有利于吹散弥漫的水雾以及毛坯件上的水膜。
进一步的,所述扫描组件包括第一激光扫描仪12和第二激光扫描仪13,所述第一工作台1在远离所述第二工作台2的一侧设置支撑架11,所述第一激光扫描仪12通过滑轨可移动的布置在所述支撑架11的侧面,所述第二激光扫描仪13安装于所述支撑架11的顶部朝下布置。
通过这样的布置,能够全方位的对待加工毛坯件的外轮廓进行三维扫描,可移动的设置,有利于提升扫描的范围;所述支撑架的内侧面设置所述滑轨,所述滑轨上设置有滑块(或滑座),所述滑块连接安装所述第一激光扫描仪,通过电动的控制,可以带动所述第一扫描仪进行升降运动;所述第二激光扫描仪也可以设置为水平移动的形式。
在一些实施方式中,也可以是所述支撑架沿两侧的竖向导轨上下移动,从而带动所述第一激光扫描仪和所述第二激光扫描仪升降移动。
一种面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,结合图4所示,所述加工方法包括如下步骤:
S1:将待加工毛坯件放至所述装夹平台9上并夹紧;
S2:所述装夹平台9移动至所述第二工作台2所在区域,也就是如附图所示的左右侧区域,并关闭所述隔离门3;
S3:启动粗加工程序,所述多轴水射流加工机械臂5控制所述磨料水射流喷头6对所述待加工毛坯件进行大去除量的粗加工;
S4:粗加工的同时,所述多轴水射流加工机械臂末端的超声收发器7对所述待加工毛坯件进行超声检测,通过测量分析切割厚度,判断磨料水射流粗加工是否合格;
S5:超声检测合格后,所述隔离门3开启,同时启动所述除水雾组件10;
S6:所述装夹平台9带动所述待加工毛坯件移动至所述第一工作台1一侧的激光扫描区域,也就是如附图所示的最左侧区域,通过所述扫描组件对所述待加工毛坯件进行三维扫描,重建工件模型,并检测加工余量是否符合要求;
S7:加工余量检测合格后,待加工毛坯件再次通过所述装夹平台9移动至所述第一工作台1中部的精加工区域,通过铣削工艺进行精加工;
S8:精加工完毕后,打开所述机体滑门,解除夹持,取出加工好的毛坯件。
上述加工方法能够充分发挥磨料水射流加工在粗加工时材料去除快、无刀具磨损、对工件热影响低等特点,以及铣削精加工时效率高、精度高、表面质量好等优点,通过集成两种加工方法实现了对铝基碳化硅、高温合金、高熵合金等难加工材料的大去除量、高效、高精度加工。
在上述方法中,能够有效对粗加工阶段加工余量以及粗加工完成后加工余量的检测,能够及时发现加工过渡或者不足的缺陷,及时调整加工状态,以免不良品流入下一工序。
具体的,通过超声检测与激光三维扫描检测两种检测方法,可以有效防止粗加工不合格品进入精加工程序,从而降低废品率,提高生产流程的自动化。
进一步的,所述超声检测的判断方法如下:
预设加工余量为h 0,粗加工预设去除厚度为h 1,超声检测得到的实际去除厚度为h 2
h 2>h 0+h 1,则磨料水射流粗加工过切,系统停机报警;
h 1<h 2<h 0+h 1,则磨料水射流粗加工未过切,且去除量合格;
h 2<h 1,则磨料水射流粗加工去除量不合格,需进行补偿加工,补偿加工量h 3需满足h 1-h 2<h 3<h 1+h 0-h 2,补偿加工路径为原路径往待加工毛坯件实体方向偏移h 3得到的新路径。
上述超声检测的判断是在水射流粗加工进行的过程中同步进行的,这种检测是实时而有效的,可以很及时的发现问题并执行相应的补救操作。
超声检测通过后,所述隔离门3开启,同时除水雾组件10启动,防止磨料水射流产生的水雾弥漫开来。所述除水雾组件10包括除雾风扇与加热电阻,用于产生热风以吹散粗加工结束后,隔离门3开启时弥漫的水雾,所述除水雾组件10位于激光扫描区域左侧,也是加工中心的最左侧,固定在外壳体14内侧,产生的热风从左往右吹拂,以达到吹散水雾的效果。
进一步的,所述扫描组件对所述待加工毛坯件的扫描包括侧面扫描和顶部扫描,在进行扫描时,所述待加工毛坯件在所述装夹平台的带动下做旋转运动;若检测到加工余量不合格则进行报警,合格则进行下一步。
具体的,三维激光扫描系统位于精加工区域左侧,包括侧面的第一激光扫描仪与顶部的第二激光扫描仪,侧面的第一激光扫描仪通过滑轨可以实现上下移动;加工中心的装夹平台能够绕Z轴转动,对毛坯件进行三维扫描时,毛坯件通过装夹平台绕Z轴转动,侧面的第一激光扫描仪上下移动并扫描工件侧面,顶部的第二激光扫描仪扫描工件顶部,实现对工件整体的三维扫描与模型重建。
进一步的,所述加工余量的检测方法如下:待加工毛坯件模型往实体外偏置等于预设加工余量的距离,得到带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,通过将扫描得到的待加工毛坯件实际加工轮廓与带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓进行对比,若待加工毛坯件实际加工轮廓突出于带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,则判断加工余量检测不合格,否则判断加工余量检测合格。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,包括第一工作台和第二工作台,以及设置在所述第一工作台和所述第二工作台之间的可启闭的隔离门;所述第一工作台上设有铣削加工组件,所述第二工作台上设有多轴水射流加工机械臂;
所述第一工作台上设有多向移动的装夹平台,所述装夹平台用于夹持工件;在粗加工时,所述装夹平台移动至所述第二工作台,在精加工时,所述装夹平台移动至所述第一工作台;
所述多轴水射流加工机械臂的末端设有磨料水射流喷头,以及超声收发器,所述超声收发器朝向所述磨料水射流喷头的射流束出口布置;
所述第一工作台上还设有扫描组件,所述扫描组件用于粗加工后的工件的模型重建;所述第一工作台远离所述第二工作台的一侧还设有除水雾组件,所述除水雾组件用于吹散所述隔离门开启时弥漫的水雾。
2.根据权利要求1所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,还包括设置在所述第一工作台和所述第二工作台上的外壳体,所述隔离门安装于所述外壳体内,所述外壳体在所述第一工作台所在区域的正面设有机体滑门、侧面设有窗口,所述外壳体在所述第二工作台所在区域的上方设有排风口。
3.根据权利要求1所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,所述隔离门为升降门或者滑移门。
4.根据权利要求1所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,所述第一工作台上设有多向移动模组,所述多向移动模组延伸至所述第二工作台,所述多向移动模组上方设置所述装夹平台。
5.根据权利要求1所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,所述除水雾组件包括设置在所述第一工作台外侧边缘的除雾风扇,以及设置在所述除雾风扇上的加热元件,所述除雾风扇朝向所述多轴水射流加工机械臂布置。
6.根据权利要求1所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备,其特征在于,所述扫描组件包括第一激光扫描仪和第二激光扫描仪,所述第一工作台在远离所述第二工作台的一侧设置支撑架,所述第一激光扫描仪通过滑轨可移动的布置在所述支撑架的侧面,所述第二激光扫描仪安装于所述支撑架的顶部朝下布置。
7.如权利要求1~6任一项所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,其特征在于,所述加工方法包括如下步骤:
将待加工毛坯件放至所述装夹平台上并夹紧;
所述装夹平台移动至所述第二工作台所在区域,并关闭所述隔离门;
启动粗加工程序,所述多轴水射流加工机械臂控制所述磨料水射流喷头对所述待加工毛坯件进行大去除量的粗加工;
粗加工的同时,所述多轴水射流加工机械臂末端的超声收发器对所述待加工毛坯件进行超声检测,通过测量分析切割厚度,判断磨料水射流粗加工是否合格;
超声检测合格后,所述隔离门开启,同时启动所述除水雾组件;
所述装夹平台带动所述待加工毛坯件移动至所述第一工作台一侧的激光扫描区域,通过所述扫描组件对所述待加工毛坯件进行三维扫描,重建工件模型,并检测加工余量是否符合要求;
加工余量检测合格后,待加工毛坯件再次通过所述装夹平台移动至所述第一工作台中部的精加工区域,通过铣削工艺进行精加工;
精加工完毕后,取出工件。
8.根据权利要求7所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,其特征在于,所述超声检测的判断方法如下:
预设加工余量为h 0,粗加工预设去除厚度为h 1,超声检测得到的实际去除厚度为h 2
h 2>h 0+h 1,则磨料水射流粗加工过切,系统停机报警;
h 1<h 2<h 0+h 1,则磨料水射流粗加工未过切,且去除量合格;
h 2<h 1,则磨料水射流粗加工去除量不合格,需进行补偿加工,补偿加工量h 3需满足h 1-h 2<h 3<h 1+h 0-h 2,补偿加工路径为原路径往待加工毛坯件实体方向偏移h 3得到的新路径。
9.根据权利要求7所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,其特征在于,所述扫描组件对所述待加工毛坯件的扫描包括侧面扫描和顶部扫描,在进行扫描时,所述待加工毛坯件在所述装夹平台的带动下做旋转运动;若检测到加工余量不合格则进行报警,合格则进行下一步。
10.根据权利要求7所述的面向难加工材料的水射流与铣削复合加工装备的加工方法,其特征在于,所述加工余量的检测方法如下:待加工毛坯件模型往实体外偏置等于预设加工余量的距离,得到带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,通过将扫描得到的待加工毛坯件实际加工轮廓与带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓进行对比,若待加工毛坯件实际加工轮廓突出于带有加工余量的待加工毛坯件表面轮廓,则判断加工余量检测不合格,否则判断加工余量检测合格。
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