等离子熔积直接快速成形是一种可以低成本快速成形高熔点满密度金属零件的方法,在航空航天器零部件快速研发与制造方面有着广阔的应用前景。然而,目前等离子熔积直接快速成形在成形精度上还有待提高。等离子熔积成形影响因素较多,对成形过程的控制处在开环的状态。现有等离子快速成形系统的数控系统是专用的封闭式系统,难以与堆焊控制系统形成交互以结合高速铣削光整加工技术构成等离子熔积的闭环控制,开发一台能与堆焊控制系统交互控制的开放式数控系统是本课题的研究目的。对采集数据进行有效分析实时反馈控制熔积成形过程是本文的主要研究内容。本课题组利用Visual C++6.0平台开发了基于该运动控制卡的等离子熔积数控软件,在此基础上本文对新的功能需求进行了补充完善。增加加功能有:NC代码下载、借助数据库SQL及SQL语言技术对采样数据进行保存及访问、加工路径实时演示、机床注油、气帘控制、焊机启动、板卡释放及复位。熔积过程中层间的热累积效应直接影响熔池形貌,容易导致熔积层的宽度超过预先设置的路径宽度。严重情况下,熔解的液态金属在重力作用下出现流淌烧塌现象,使得金属零件无法成形。本文通过对影响熔池形貌的工艺参数的研究,在借助正交实验及MATLAB软件分析得到了有关表征热输入量的关键物理量-电流的预测熔宽模型来指导加工过程,减少熔积成形过程中的流淌量,提高金属零件原型的可成形性和精度。在多层熔积时,焊道容易出现欠堆和过堆现象。在熔积过程中由于欠堆或过堆,会产生拉弧或息弧现象以及发生机床行走到拐角处时枪头与焊道碰撞情况,无法实现连续加工的工艺要求。通过对采样的熔积高度数据判断来监控熔高以及研究机床行走特性来及时改变电流和送粉,在对堆焊过程中形貌不规则现象提出了改进措施。本系统具有软硬件控制功能,系统具有好的开放性,为软硬件功能的扩展和进行更进一步的开发提供了良好的平台。