一种增减材一体制造的加工设备制造技术

本发明专利技术公开了一种增减材一体制造的加工设备，用于对工件进行加工，包括：床身；增材机构，设置于床身上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件；搬运机构，设置于床身上部的中间部位，用于对原始工件进行搬移；伺服电机，与搬运机构连接，驱动搬运机构完成原始工件的搬运；第一隔离门，设置于增材机构与搬运机构之间，用于隔开增材机构与搬运机构；减材机构，设置于床身上部的另一侧，用于对搬移后的原始工件进行减材加工从而形成成型工件；第二隔离门，设置于搬运机构与减材机构之间，用于隔开搬运机构与减材机构；以及计算机，用于对增材机构、搬运机构和减材机构的运行进行控制。

An integrated manufacturing equipment

The invention discloses a processing equipment for adding and reducing material, which is used to process the workpiece, including the bed; a material increasing mechanism, set at the side of the upper part of the bed, for stacking of powder materials to form a original workpiece; a handling mechanism, set at the middle part of the upper part of the body, used for the original workpiece. A servo motor, a servo motor, connected with a handling mechanism to drive the handling mechanism to complete the handling of the original workpiece; the first isolation door, set between the material increasing mechanism and the handling mechanism, is used to separate the material increasing mechanism and handling mechanism; the material reducing mechanism is set on the other side of the upper part of the bed and is used to reduce the moving original workpiece. The material is processed to form the molding workpiece; second isolation door, between the handling mechanism and the material reducing mechanism, is used to separate the handling mechanism and the material reducing mechanism; and the computer is used to control the operation of the material increasing mechanism, the handling mechanism and the material reducing mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种增减材一体制造的加工设备
本专利技术属于机械加工领域，具体涉及一种增减材一体制造的加工设备。
技术介绍
与传统的减材制造相比，增材制造具有材料利用率高，自动化程度高，加工效率高等优点。增材制造技术的研究源于上个世纪80年代中期。早期的增材制造技术主要应用于进行结构、装配、产品功能验证与测试，使用的材料仅局限于塑料、纸制品、聚合物等。随着技术的发展，增材制造技术的研究越来越集中于功能性复合材料，但是几乎所有的增材制造技术，几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，需要进行后处理，包括热处理、机加工和抛光加工。这是由于其本身离散化过程中大都采用STL格式和二维的分层技术，从而造成尺寸的误差和阶梯效应。一般来说，分层厚度越小，精度越高，但同样所需的时间也越长，从而增加了成本。而传统的机加工尤其是数控加工具有高精度、高效率、加工柔性好、工艺规划简单等特点，正好能够弥补增材制造技术的缺点。因此，将增材制造和减材制造(CNC)有效的结合，产生一种新的复合加工技术，具有广阔的应用前景。目前的机械加工领域，基于增减材制造的复合加工技术主要有：方法1.形状沉积制造技术(SDM)，所用材料分为成形材料和支撑材料，包括不锈钢、钛合金、铝合金、铜合金等，基本过程是每沉积一层材料，用数控加工的方法将该层零件或支撑材料切削加工成形到零件的表面外形后继续下一层沉积，最后去除支撑材料。传统的装夹方式，即使用传统夹具对薄壁框类零件的外边缘进行夹紧，该技术的成型原理是在每沉积一层材料时就要进行一次切削加工，这虽然可以保证工件的表面精度但这也是其一大缺点，即工艺过程冗长，成型时间长。方法2.模具形状沉积制造技术(MoldSDM)，是在形状沉积制造基础上演变而来的。可以简单地把工艺过程划分为四步：采用SDM技术逐层叠加成型；去除支撑材料；注塑/浇注；去除模具材料，机加工最终成形。但其缺点是一是可使用的材料种类少；二是额外的注塑/浇注和模具去除部分增加了成型过程时间；三是成型件尺寸较小。方法3.基于堆焊的混合加工系统(ArcHLM)，整个过程可以分为三个部分：零件的近净成形；热处理；对近净成形零件精加工。由于采用堆焊而不是激光沉积成型，该系统不适应于具有过度复杂和精细结构零件，同时不能成形不同成分和组织的梯度功能材料结构。综上可知现有技术的主要缺点为：1.现有增减材加工技术设备对可加工材料的种类选择范围较小；2.加工成形时间长，制造效率不高；3.加工零件的外形受限较大、粗精加工方式受局限。因此，需要设计一种加工设备来解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种增减材一体制造的加工设备。本专利技术提供了一种增减材一体制造的加工设备，用于对工件进行加工，具有这样的特征，包括：床身；增材机构，设置于床身上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件；搬运机构，设置于床身上部的中间部位，用于对原始工件进行搬移；伺服电机，与搬运机构连接，驱动搬运机构完成原始工件的搬运；第一隔离门，设置于增材机构与搬运机构之间，用于隔开增材机构与搬运机构；减材机构，设置于床身上部的另一侧，用于对搬移后的原始工件进行减材加工从而形成成型工件；第二隔离门，设置于搬运机构与减材机构之间，用于隔开搬运机构与减材机构；以及计算机，用于对增材机构、搬运机构和减材机构的运行进行控制，其中，增材机构包括：铺粉箱体，固定于床身上；送粉仓，固定于铺粉箱体上方的一侧；成型仓，与送粉仓高度相同，固定于铺粉箱体上方的另一侧；铺粉辊筒，设置于送粉仓和成型仓的顶部所形成的平台基板上，在伺服电机驱动下将粉末材料铺在平台基板上；激光头安装台，设置于铺粉辊筒的上方；以及激光头，安装于激光头安装台的底部中间位置，用于发出激光束对粉末材料进行熔化从而使粉末材料成型，减材机构包括：夹具，设置于床身上部的固定平台上，用于夹住原始工件；机床主轴，设置于夹具上方；以及刀具，安装在机床主轴底端上，用于对原始工件进行加工。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，搬运机构包括：抓手，用于抓取原始工件；搬运支架，通过抓手连接支架与抓手连接；气缸，通过气缸固定架与气缸导杆固定，用于控制抓手在Z轴方向的升降；转动轴，底部穿过搬运支架固定于抓手连接支架上，顶端设置有旋转电机，该旋转电机用于驱动转动轴旋转，从而改变抓手的方向；提升法兰柱，通过轴承固定在转动轴的中间部位的两侧。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，气缸导杆与气缸之间通过直线轴承固定。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，搬运机构的顶端设置有导轨滑轮，用于实现搬运机构X轴方向的移动。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，转动轴的顶端与导轨滑轮之间通过螺栓固定。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，送粉仓和成型仓的内部均设置有滚珠丝杠升级台，用于对送粉仓和成型仓进行升降。在本专利技术提供的增减材一体制造的加工设备中，还可以具有这样的特征：其中，粉末材料为单一金属粉末或合金粉末。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的增减材一体制造的加工设备，因为增减材一体制造的加工设备采用的增材机构和减材机构能够很好的融合增材制造技术和减材技术，在同一台设备上就能同时完成增材和减材加工，并且在保证零件精度要求的同时还能保证加工效率；采用的送粉仓和成型仓的顶部所形成的平台基板具有多种型号，以适应不同形状大小工件的增材制造，同时具有与减材机构快速配合的功能，能够实现柔性化更换；采用的搬运机构能够充分利用时间，在增材机构完成一个原始工件后，就可对其进行减材加工与此同时增材机构继续下一个工件的生产，大大缩短了零件的生产周期；采用的搬运机构利用气压驱动与电气驱动的混合模式既保证了定位精度，又降低了生产成本；采用的搬运机构的抓手能够与增材机构和减材机构快速配合，保证了安装精度。因此，本专利技术的增减材一体制造的加工设备具有高精度、高效率、高自动化的特点，尤其是对昂贵的稀有材料以及难加工材料来说，可大大降低成本并保证加工效率，并且融合了增材制造和减材制造技术优势，使其航天航空、汽车、船舶及核电等关键件在多品种、小批量等的加工应用具有良好前景。附图说明图1是本专利技术的实施例中的总体结构示意图；图2是本专利技术的实施例中的搬运机构的结构示意图；图3是本专利技术的实施例中的夹具的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。实施例：图1是本专利技术的实施例中的总体结构示意图。如图1所示，本实施例的一种增减材一体制造的加工设备100，用于对工件进行加工，包括：床身1，增材机构2，搬运机构3，伺服电机4，第一隔离门5，减材机构6，第二隔离门7和计算机8。增材机构2，设置于床身1上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件。粉末材料为单一金属粉末或合金粉末。增材机构2包括：铺粉箱体21，送粉仓22，成型仓23，铺粉辊筒24，激光头安装台25以及激光头26。铺粉箱体21，固定于床身1上。送粉仓22，固定于铺粉箱体21上方的一侧。成型仓23，与送粉仓22高度相同，固定于铺粉箱体21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增减材一体制造的加工设备，用于对工件进行加工，其特征在于，包括：床身；增材机构，设置于所述床身上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件；搬运机构，设置于所述床身上部的中间部位，用于对所述原始工件进行搬移；伺服电机，与所述搬运机构连接，驱动所述搬运机构完成所述原始工件的搬运；第一隔离门，设置于所述增材机构与所述搬运机构之间，用于隔开所述增材机构与所述搬运机构；减材机构，设置于所述床身上部的另一侧，用于对搬移后的所述原始工件进行减材加工从而形成成型工件；第二隔离门，设置于所述搬运机构与所述减材机构之间，用于隔开所述搬运机构与所述减材机构；以及计算机，用于对所述增材机构、所述搬运机构和所述减材机构的运行进行控制，其中，所述增材机构包括：铺粉箱体，固定于所述床身上；送粉仓，固定于所述铺粉箱体上方的一侧；成型仓，与所述送粉仓高度相同，固定于所述铺粉箱体上方的另一侧；铺粉辊筒，设置于所述送粉仓和所述成型仓的顶部所形成的平台基板上，在所述伺服电机驱动下将所述粉末材料铺在所述平台基板上；激光头安装台，设置于所述铺粉辊筒的上方；以及激光头，安装于所述激光头安装台的底部中间位置，用于发出激光束对所述粉末材料进行熔化从而使所述粉末材料成型，所述减材机构包括：夹具，设置于所述床身上部的固定平台上，用于夹住所述原始工件；机床主轴，设置于所述夹具上方；以及刀具，安装在所述机床主轴底端上，用于对所述原始工件进行加工。...

【技术特征摘要】
1.一种增减材一体制造的加工设备，用于对工件进行加工，其特征在于，包括：床身；增材机构，设置于所述床身上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件；搬运机构，设置于所述床身上部的中间部位，用于对所述原始工件进行搬移；伺服电机，与所述搬运机构连接，驱动所述搬运机构完成所述原始工件的搬运；第一隔离门，设置于所述增材机构与所述搬运机构之间，用于隔开所述增材机构与所述搬运机构；减材机构，设置于所述床身上部的另一侧，用于对搬移后的所述原始工件进行减材加工从而形成成型工件；第二隔离门，设置于所述搬运机构与所述减材机构之间，用于隔开所述搬运机构与所述减材机构；以及计算机，用于对所述增材机构、所述搬运机构和所述减材机构的运行进行控制，其中，所述增材机构包括：铺粉箱体，固定于所述床身上；送粉仓，固定于所述铺粉箱体上方的一侧；成型仓，与所述送粉仓高度相同，固定于所述铺粉箱体上方的另一侧；铺粉辊筒，设置于所述送粉仓和所述成型仓的顶部所形成的平台基板上，在所述伺服电机驱动下将所述粉末材料铺在所述平台基板上；激光头安装台，设置于所述铺粉辊筒的上方；以及激光头，安装于所述激光头安装台的底部中间位置，用于发出激光束对所述粉末材料进行熔化从而使所述粉末材料成型，所述减材机构包括：夹具，设置于所述床身上部的固定平台上，用于夹住所述原始工件；机床...

【专利技术属性】
技术研发人员：江小辉，
申请(专利权)人：上海理工大学，上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31