等增减材复合成形设备及其加工方法技术

一种等增减材复合成形设备，包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的成形机构、连接固定机构的打印机构、激光机构、送粉机构、及输气机构；成形机构包括连接固定机构的夹持件；打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管；激光管的一端连接激光机构，送粉管的一端连接送粉机构，输气管的一端连接输气机构。本设备通过成形机构实现无模挤压的等材成形，通过激光机构实现3D打印的增材成形，再通过成形机构实现切削的减材成形；该设备集等增材减材加工于一体，三种加工既可单独运行，也可交互运行，避免产品重复定位，有效提高了产品的质量和尺寸精度，也提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
等增减材复合成形设备及其加工方法
本专利技术涉及自动化加工设备
，特别是涉及一种结构简单的等增减材复合成形设备及其加工方法。
技术介绍
随着科技发展，人们对产品的质量要求越来越高，对产品的生产效率也提出了更高的要求，自动化加工设备已广泛运用于制造生产中，通过不断改进加工设备及加工方法，提高生产效率及生产质量。目前，在生产制造具有内部空腔的薄壁零件时，常用加工方法有：一是将零件分解成几个部分，各部分分别采用模具进行冲压成形，然后再将各部分零件进行拼接最终得到完整零件，但冲压成形需要设计开发专用模具，模具研发成本昂贵，开发周期长，同时各部分零件间的拼接技术也一直是技术难点，在装配精度、密封性上常常会出现较大问题；二是采用熔模砂芯铸造的方法，该方法也需要单独进行模具设计，成本较高，且在内部空腔中可能会残留熔模材料；三是采用3D打印金属粉末激光熔融快速成形，3D打印技术不需要进行模具设计，但零件成形时表面会出现阶梯效应，影响零件质量。综上所述，现有的加工设备及加工方法的生产效率较低、成本较高、产品质量不佳，难以满足人们的需求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简单、自动化程度高的等增减材复合成形设备，其加工方法简单易控、操作便捷。一种等增减材复合成形设备，包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的成形机构、连接固定机构的打印机构、激光机构、送粉机构、及输气机构；所述成形机构包括连接固定机构的夹持件；所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管；所述激光管的一端连接激光机构，所述送粉管的一端连接送粉机构，所述输气管的一端连接输气机构。本专利技术的等增减材复合成形设备通过成形机构实现无模挤压的等材成形，通过激光机构实现3D打印的增材成形，再通过成形机构实现切削的减材成形；该设备集等增材减材加工于一体，三种加工既可单独运行，也可交互运行，避免产品重复定位，有效提高了产品的质量和尺寸精度，也提高了生产效率。在其中一个实施例中，所述工作台包括基板、连接基板的支撑柱、滑设于支撑柱的成形板、连接成形板的紧固件、及用于驱动成形板升降的驱动件；所述工作台低于成形机构及打印机构。在其中一个实施例中，所述成形机构还包括连接固定机构的刀库、换刀件、用于驱动刀库转动的转动动力件、及用于驱动换刀件移动的换刀动力件；所述换刀件设置于刀库及夹持件之间。在其中一个实施例中，所述安装座设置于固定机构，该安装座的一端内置倾斜反射镜；所述打印头包括连接安装座的支撑件、及连接支撑件的喷头；所述支撑件内侧设置环形反射镜，该支撑件的中部设置一凸镜。在其中一个实施例中，所述打印机构包括集中管，所述集中管从凸镜的下方延伸至喷头；所述送粉管的一端连接集中管，所述输气管的一端连接集中管。在其中一个实施例中，所述打印机构还包括连接安装座的移动件、及用于驱动移动件升降的驱动件；所述移动件滑设于固定机构。在其中一个实施例中，包括光学传感器；所述光学传感器连接移动件。在其中一个实施例中，包括X轴调整机构、Y轴调整机构、及Z轴调整机构；所述X轴调整机构包括连接所述工作台的滑块、连接滑块的支撑座、及用于驱动滑块移动的X轴动力件；所述Y轴调整机构包括连接所述支撑座的导轨、及用于驱动支撑座移动的Y轴动力件；所述Z轴调整机构包括升降块、及用于驱动升降块移动的Z轴动力件；所述夹持件连接升降块。在其中一个实施例中，所述固定机构包括底座、连接底座的支撑架、及围设底座的护板；所述导轨设置于底座，所述升降块滑设于支撑架。一种等增减材复合成形设备的成形方法，基于上述等增减材复合成形设备，包括如下步骤：S1，挤压成形：装有压头的所述夹持件对装夹在所述工作台上的金属板材进行加工成形，得到成形层，加工完成后的夹持件回复至原位；S2，激光加工：启动所述激光机构、送粉机构及输气机构，所述打印头对经步骤S1加工得到的成形层上扫描加工，得到叠加层；完成后所述打印头暂停扫描，并且复位，再关闭所述激光机构、送粉机构及输气机构；S3，切削加工：所述夹持件上的压头换成切削刀后，装有所述切削刀的夹持件将经步骤S2得到的叠加层的侧面进行切削加工，加工完成后的夹持件返回至原位；S4，调整高度；向上调整所述打印头及夹持件一个叠加层的高度；S5，重复操作：对经步骤S3切削加工后的成形层上继续反复重复步骤S2、步骤S3及步骤S4，直至加工完成。附图说明图1为本专利技术的一较佳实施例的等增减材复合成形设备的立体结构示意图；图2为图1等增减材复合成形设备中工作台、固定机构、成形机构、打印机构、X轴调整机构、Y轴调整机构、及Z轴调整机构的示意图；图3为图2等增减材复合成形设备中除护板外的示意图；图4为图3的另一角度的示意图；图5为图1中打印机构的剖面图；图6为图1中打印机构的工作原理图。附图标注说明：等增减材复合成形设备100；工作台10、基板11、支撑柱12、成形板13、紧固件14、驱动件15、固定机构20、底座21、支撑架22、护板23、收集件24；成形机构30、夹持件31、刀库32、换刀件33、转动动力件34、换刀动力件35、打印机构40、打印头41、支撑件411、喷头412、安装座42、激光管43、送粉管44、输气管45、环形反射镜46、凸镜47、倾斜反射镜48、集中管49；激光机构50、送粉机构60、输气机构70、冷却机构80；X轴调整机构91、滑块911、支撑座912、X轴动力件913、Y轴调整机构92、导轨921、Y轴动力件922、Z轴调整机构93、升降块931。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。请参阅图1至图6，为本专利技术一较佳实施方式的一种等增减材复合成形设备100，包括工作台10、连接工作台10的固定机构20、连接固定机构20的成形机构30、连接固定机构20的打印机构40、激光机构50、送粉机构60、及输气机构70；成形机构30包括连接固定机构20的夹持件31；打印机构40包括打印头41、连接打印头41的安装座42、连接安装座42的激光管43、连接打印头41的送粉管44、及连接打印头41的输气管45；激光管43的一端连接激光机构50，送粉管44的一端连接送粉机构60，输气管45的一端连接输气机构70。本等增减材复合成形设备100通过成形机构30实现无模挤压的等材成形，通过激光机构50实现3D打印的增材成形，再通过成形机构30实现切削的减材成形；该等增减材复合成形设备100集等增材减材加工于一体，三种加工既可单独运行，也可交互运行，避免产品重复定位，有效提高了产品的质量和尺寸精度，也提高了生产效率。如图1至图4所示，在本实施例中，工作台10包括基板11、连接基板11的支撑柱12、滑设于支撑柱12的成形板13、连接成形板13的紧固件14、及用于驱动成形板13升降的驱动件15。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等增减材复合成形设备，其特征在于，包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的成形机构、连接固定机构的打印机构、激光机构、送粉机构、及输气机构；所述成形机构包括连接固定机构的夹持件；所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管；所述激光管的一端连接激光机构，所述送粉管的一端连接送粉机构，所述输气管的一端连接输气机构。

【技术特征摘要】
1.一种等增减材复合成形设备，其特征在于，包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的成形机构、连接固定机构的打印机构、激光机构、送粉机构、及输气机构；所述成形机构包括连接固定机构的夹持件；所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管；所述激光管的一端连接激光机构，所述送粉管的一端连接送粉机构，所述输气管的一端连接输气机构。2.根据权利要求1所述的等增减材复合成形设备，其特征在于，所述工作台包括基板、连接基板的支撑柱、滑设于支撑柱的成形板、连接成形板的紧固件、及用于驱动成形板升降的驱动件；所述工作台低于成形机构及打印机构。3.根据权利要求1所述的等增减材复合成形设备，其特征在于，所述成形机构还包括连接固定机构的刀库、换刀件、用于驱动刀库转动的转动动力件、及用于驱动换刀件移动的换刀动力件；所述换刀件设置于刀库及夹持件之间。4.根据权利要求1所述的等增减材复合成形设备，其特征在于，所述安装座设置于固定机构，该安装座的一端内置倾斜反射镜；所述打印头包括连接安装座的支撑件、及连接支撑件的喷头；所述支撑件内侧设置环形反射镜，该支撑件的中部设置一凸镜。5.根据权利要求4所述的等增减材复合成形设备，其特征在于，所述打印机构包括集中管，所述集中管从凸镜的下方延伸至喷头；所述送粉管的一端连接集中管，所述输气管的一端连接集中管。6.根据权利要求1所述的等增减材复合成形设备，其特征在于，所述打印机构还包括连接安装座的移动件、及用于驱动移动件升降的驱动件；所述移动件滑设于固定机构。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李游，卿颖莉，何鹏，胡小虎，卢嘉欣，卓劲松，
申请(专利权)人：广东大族粤铭激光集团股份有限公司，东莞华科京隆成形装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44