一种微型增减材复合加工机床制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微型增减材复合加工机床，属于数控机床领域。该机床主要由床身模块、车床子系统、工作台子系统、立柱子系统、数控柜、打印喷头以及电主轴组成，该机床集成了车削、铣削、3D打印以及3D打印与车削复合加工等四种加工功能。其中，车床子系统与工作台子系统相配合可实现车削加工，工作台子系统与立柱子系统和电主轴相配合可实现铣削加工，工作台子系统与立柱子系统和打印喷头相配合可实现3D打印，车床子系统、工作台子系统、立柱子系统以及打印喷头相配合可实现3D打印与车削复合加工。本机床具有结构微型化、功能复合化的特点，实现了增减材制造的有机结合，可用于小型零部件的车削、铣削加工以及套类零部件的增减材复合加工。

A micro increase and decrease material compound machine tool

The utility model relates to a miniature compound machine tool for increasing and reducing material, which belongs to the field of numerically controlled machine tools. The machine is mainly composed of the bed module, the lathe subsystem, the working desk subsystem, the vertical column subsystem, the numerical control cabinet, the printing nozzle and the electric spindle. The machine tool integrates four kinds of machining functions, such as turning, milling, 3D printing, 3D printing and turning compound processing. The lathe subsystem and the working desk subsystem can be used to realize the turning process. The working table subsystem is matched with the vertical column subsystem and the electric spindle, and the milling process can be realized. The working table subsystem and the vertical column subsystem and the printing nozzle can realize the 3D printing, the lathe subsystem, the working table system, the vertical column subsystem and the subsystem of the lathe. The combination of printing and sprinkler can realize 3D printing and turning compound machining. The machine tool has the characteristics of microminiaturization and functional compound, which realizes the organic combination of adding and reducing material manufacturing. It can be used in turning, milling and adding or reducing material of small parts.

【技术实现步骤摘要】
一种微型增减材复合加工机床
本技术涉及一种微型加工设备，尤其涉及一种微型增减材复合加工机床，适用于套类零部件的一次性制造、零部件的铣削、车削加工以及3D打印。
技术介绍
在制造领域，3D打印属于一种增材制造方法，车削、铣削和钻削等则属于一种减材制造方法，而增减材复合加工机床是一种能将增材制造和减材制造两种制造方法有机结合的机床。在微型机床领域，目前国内的微型机床功能单一，要么只有增材制造功能，要么只有减材制造功能，且微型机床的自动化水平较低，大多减材制造类微型机床均采用手动操作的工作方式，生产效率低。国外机床的自动化水平相对较高，也有的复合加工机床实现了增减材制造技术的有机结合，但仍然存在机床价格昂贵、体积庞大等缺点，不利于机床的普及，且国外也很少在微型机床上实现增、减材制造技术的结合。增减材复合制造设备的微型化、多功能化以及大众化已经成为未来微型数控机床发展的一个必要趋势。
技术实现思路
本技术涉及一种微型增减材复合加工机床；该机床主要由床身模块、车床子系统、工作台子系统、立柱子系统、数控柜、打印喷头以及电主轴等几部分组成。该机床具有结构微型化的特点，其结构紧凑、整体体积较小、质量轻便，因此可以极大地节约制造成本，便于该微型机床的普及；微型机床集成了车削、铣削、3D打印以及3D打印与车削复合加工等四种增、减材制造方法，实现了增减材制造的有机结合，在一台微型机床上既可单独进行车削、铣削或3D打印，也可以对同一零部件进行增、减材复合加工，极大提高生产效率；该微型增减材复合加工机床配有专门的数控系统，所有的加工类型全部实现自动化，可以极大提高加工效率和加工制造质量。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种微型增减材复合加工机床，其主要包括床身模块、车床子系统、工作台子系统、立柱子系统、数控柜、打印喷头以及电主轴等几个部分，其特征是：所述的床身模块主要包括床身、Z拖板导轨模组、Z拖板驱动单元、X拖板导轨模组以及X拖板驱动单元，所述的Z拖板导轨模组和Z拖板驱动单元安装在床身的下方，并沿床身的纵向水平安装，Z拖板驱动单元推动外部执行部件在Z拖板导轨模组的导轨上左右运动，所述的X拖板导轨模组和X拖板驱动单元水平安装在床身的上表面，并沿床身纵向安装，X拖板驱动单元推动外部执行部件在X拖板导轨模组的导轨上沿导轨的轴向左右运动；所述的车床子系统设于床身模块的左端，车床子系统主要包括床头箱、主轴驱动电机、主传动轮、从传动轮、传动带、主轴单元、三爪卡盘以及车削工件等，所述的主轴驱动电机通过传动带带动主轴旋转；所述的工作台子系统主要包括X拖板、工作台、工作台驱动单元、工作台导轨模组、刀架以及3D打印平板，所述的X拖板底面与X拖板导轨模组的滑块固定连接，X拖板可以沿着X拖板导轨模组的导轨进行左右直线运动，X拖板内部设有X轴驱动单元，X拖板两侧的上部设有一对X轴导轨模组，所述的工作台设于X拖板的上方，工作台的底面与X轴驱动单元的连接座和X轴导轨模组的滑块固定连接，所述的X轴驱动单元推动工作台在X轴导轨模组的导轨上进行直线运动，所述的工作台的一端设有刀架，所述刀架上装夹有车削刀具，所述工作台的另一端设有3D打印平板；所述的立柱子系统主要包括Z拖板、立柱、横梁、Y拖板、主轴箱、Y拖板导轨模组、Y拖板驱动单元、主轴箱驱动单元、主轴箱导轨模组以及打印喷头，打印喷头也可以更换为电主轴，所述的Z拖板底面与Z拖板导轨模组的滑块固定连接，Z拖板的上表面与Z拖板驱动单元的螺母固定连接，Z拖板驱动单元推动Z拖板沿着Z拖板导轨模组的导轨直线运动，同时，Z拖板的端部与立柱的下底面固定连接，所述的立柱呈竖直方向安装，其顶部设有横梁，所述的横梁的端面与立柱的侧面固定连接，横梁与Z拖板相互平行，所述的横梁内部设有Y拖板驱动单元，侧面的上下边缘设有一对Y拖板导轨模组，在横梁侧面还设有呈竖直方向安装的Y拖板，所述Y拖板的右侧面同时与Y拖板驱动单元的连接座和Y拖板导轨模组的滑块固定连接，所述Y拖板驱动单元推动Y拖板在Y拖板导轨模组的导轨上沿导轨轴向直线运动，所述Y拖板内部设有主轴箱驱动单元，Y拖板左侧面的两边缘设有一对主轴箱导轨模组，Y拖板左侧面还设有竖直方向安装的主轴箱，所述主轴箱的右侧面同时与主轴箱导轨模组的滑块和主轴箱驱动单元的连接座固定连接，主轴箱驱动单元推动主轴箱在主轴箱导轨模组的导轨上沿着导轨做上下直线运动，所述主轴箱上设有打印喷头，打印喷头与主轴箱之间为可拆卸连接，打印喷头通过主轴箱盖板夹持安装在主轴箱中，并随主轴箱一起上下运动；所述的Z拖板驱动单元、X拖板驱动单元、Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元的结构和组成均相同，只有规格型号的区别，均包括驱动电机、驱动电机安装板、联轴器、连接座、丝杠、螺母以及丝杠支撑座等几部分；所述的Z拖板导轨模组、X拖板导轨模组、Y拖板导轨模组和主轴箱导轨模组的结构和组成也均相同，只有型号规格的差异，它们均包括两根导轨和4个滑块，其中两根导轨相互平行，且导轨和滑块相配合并可沿着导轨做直线运动。工作原理本技术涉及的微型增减材复合加工机床具有车削加工、铣削加工、3D打印以及车削与3D打印复合加工等四种加工功能。当要进行车削与3D打印复合加工时，该微型机床的所有轴一起联动，其加工原理和过程具体如下：首先，将待加工工件装夹在机床的三爪卡盘上，由车床子系统的主轴驱动电机带动主轴和待加工工件旋转，同时，X拖板驱动单元推动工作台子系统在机床坐标系的Z轴方向向左运动，工作台驱动单元推动工作台在机床坐标系的X轴方向前后运动，刀架上的车刀对待加工工件的表面进行车削。车削过程结束后，车床子系统主轴停止转动，X拖板驱动单元拉动工作台子系统向右运动至机床床身的右端，然后停止。随后，Z拖板驱动单元启动，推动立柱子系统整体向左运动直至喷头到达待加工工件的待加工位置表面，然后Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元分别驱动Y拖板和主轴箱在机床坐标系的X轴和Y轴方向上运动，此时打印喷头能在XY平面内做二维平面运动，并将喷头的喷嘴对准待加工工件的轴心线位置，即通过以上X拖板驱动单元、Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元，喷头实现了机床坐标系中XYZ三轴联动，并将喷头的喷嘴定位到了待加工工件的待加工表面，并且喷嘴的位置与待加工工件的轴心线处于同一个竖直平面内，即YZ平面内。随后，喷头将打印材料加热熔融后从喷嘴匀速喷出，车床子系统的主轴开始带动待加工工件缓慢旋转，从而喷头将加热熔融后的材料涂覆在待加工工件的表面，所涂覆的材料呈圆环状并具有一定厚度，其中加热熔融后的材料与待加工工件本身具有黏附性，待工件旋转一周，喷头即在工件的表面涂覆一圈材料，完成一个工作循环。然后Z拖板驱动单元推动立柱子系统整体向左进给一个单位距离，即一圈涂覆材料的宽度，喷头继续在待加工工件表面涂覆另一圈热熔材料，如此循环。待喷头工件表面待加工区域的右端逐渐涂覆加工到工件的左端位置后，主轴箱驱动单元又拉动主轴箱和喷头在机床坐标系的Y轴方向上向上运动一个单位距离，即一圈涂覆层的厚度，然后立柱子系统整体又在Z拖板驱动单元的拉动下逐渐向右对工件进行涂覆，如此为一个大循环，直至待加工工件表面所需涂覆加工的部分全部打印完成。最后，根据实际加工要求的不同，可能还需要对工件表面打印层的外表面进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型增减材复合加工机床，包括床身模块、数控柜、车床子系统、立柱子系统、工作台子系统、打印喷头以及电主轴，其特征是：数控柜上表面设有机床的床身模块，床身模块的床身中部开有一个贯通前后两面的矩形孔，矩形孔底面的前后两边缘设有一对沿床身纵向方向布置的Z拖板导轨模组，Z拖板导轨模组的滑块沿着床身纵向在Z拖板导轨模组的导轨上左右移动；床身的中部沿床身纵向设有Z拖板驱动单元，床身上侧的中间位置设有X拖板驱动单元，X拖板驱动单元沿床身的纵向布置，床身上表面的前后两边缘设有一对X拖板导轨模组，X拖板导轨模组的两根导轨沿床身的纵向两边对称布置，床身模块的左端设有车床子系统，车床子系统通过两级传动带将主轴驱动电机的旋转运动转化为工件的旋转运动，床身模块的上方设有工作台子系统，工作台子系统的工作台驱动单元推动工作台在机床的X轴向上做直线运动，同时X拖板驱动单元推动工作台子系统在机床Z轴方向上直线运动，工作台子系统中工作台上表面的一端设有刀架，床身模块中床身中部的矩形通孔内设有立柱子系统的Z拖板，Z拖板与床身模块中Z拖板驱动单元的螺母固定连接，Z拖板驱动单元推动立柱子系统整体在床身中部的矩形孔内左右运动，立柱子系统中Z拖板后端的上表面设有立柱，立柱上部的前侧设有横梁，横梁内部设有Y拖板驱动单元，横梁左侧面设有Y拖板导轨模组以及Y拖板，Y拖板导轨模组沿横梁轴向水平布置，Y拖板呈竖直方向布置，Y拖板右侧面与Y拖板驱动单元的连接座固定连接，Y拖板内部设有竖直方向安装的主轴箱驱动单元，Y拖板的左侧面设有主轴箱，主轴箱的右侧面与Y拖板驱动单元的连接座固定连接，主轴箱上设有打印喷头和电主轴的安装孔，在数控柜上表面的左侧放置有一个电主轴。...

【技术特征摘要】
1.一种微型增减材复合加工机床，包括床身模块、数控柜、车床子系统、立柱子系统、工作台子系统、打印喷头以及电主轴，其特征是：数控柜上表面设有机床的床身模块，床身模块的床身中部开有一个贯通前后两面的矩形孔，矩形孔底面的前后两边缘设有一对沿床身纵向方向布置的Z拖板导轨模组，Z拖板导轨模组的滑块沿着床身纵向在Z拖板导轨模组的导轨上左右移动；床身的中部沿床身纵向设有Z拖板驱动单元，床身上侧的中间位置设有X拖板驱动单元，X拖板驱动单元沿床身的纵向布置，床身上表面的前后两边缘设有一对X拖板导轨模组，X拖板导轨模组的两根导轨沿床身的纵向两边对称布置，床身模块的左端设有车床子系统，车床子系统通过两级传动带将主轴驱动电机的旋转运动转化为工件的旋转运动，床身模块的上方设有工作台子系统，工作台子系统的工作台驱动单元推动工作台在机床的X轴向上做直线运动，同时X拖板驱动单元推动工作台子系统在机床Z轴方向上直线运动，工作台子系统中工作台上表面的一端设有刀架，床身模块中床身中部的矩形通孔内设有立柱子系统的Z拖板，Z拖板与床身模块中Z拖板驱动单元的螺母固定连接，Z拖板驱动单元推动立柱子系统整体在床身中部的矩形孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青正，方辉，宋珂炜，
申请(专利权)人：刘青正，
类型：新型
国别省市：四川,51