一种基于3+2+1轴的复杂零件增减材混合加工方法及平台技术

一种3+2+1轴增减材集成混合加工方法及平台，其特征是以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴，以B、C摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料，实现五轴打印与切削，并使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体，实现打印与切削在同一工作空间内，切换加工模式时无需更换刀具和喷嘴，喷嘴的滑块定位使加工前只需一次找正，并且上下可移动模式避免了刀具与喷嘴的干涉，使用Mach3六轴数控系统控制各轴运动，实现增材加工和减材加工的交替进行，完成混合加工。本发明专利技术能有效避免增材制造工件表面质量差、减材加工刀具不可达的问题，通过集成增减材方法可以加工出结构复杂、质量高的零件。

A mixed processing method and platform for adding and reducing material for complex parts based on 3+2+1 axis

A 3+2+1 axis or material processing method and mixed integration platform, which is characterized by small engraving machine as the substrate, X, Y, Z three B, C to the translational axis, cradle pendulum rotating shaft, a shaft attached to control the extruder nozzle feeding, five axes of printing and cutting, and 3D printing extrusion machines and engraving spindle integrated use guide mechanism, printing and cutting in the same working space, without changing the cutting tool and the nozzle switch processing mode, the nozzle block positioning before processing only once and is looking down mobile mode to avoid the cutting tool and the nozzle the use of Mach3 interference, six axis CNC system control of each axis motion, alternately increasing material processing and reduce material processing, complete mixing processing. The invention can effectively avoid the problem of poor surface quality and unreachable material cutting tools, and can produce complex and high-quality parts by means of integration and addition and subtraction.

【技术实现步骤摘要】
一种基于3+2+1轴的复杂零件增减材混合加工方法及平台
本专利技术涉及一种3+2+1轴增减材集成混合加工平台，具体地说是一种以小型雕刻机为基体，摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料的六轴驱动平台，可实现增材制造、减材制造交替进行，制造复杂结构件，并提高加工效率以及加工质量。
技术介绍
航空复杂结构件具有尺寸大、外形复杂的特点，尤其是航空发动机零件，如叶轮、整体叶盘等，其加工难度大、加工精度要求高且加工工艺复杂。对于这些结构件，其整套工艺往往非常复杂，使用传统的减材加工方法(即切削加工)，整体加工效率很低，容易出错，且加工精度不高，时间周期较长，同时材料利用率非常低，最低甚至只有10％左右，大部分的材料切除后若出现问题则无法再次利用便成了废品。增材加工是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造出零件的一种加工技术，是解决上述问题的有效方法。但增材加工方法由于其技术本身的性质，加工出的零件表面质量、精度与公差都难以满足要求，需要用切削加工方法再次对工件进行精加工以保证表面质量。对于一些复杂的航空类结构件，其很多结构例如接头部分或是一些内部的狭小区域，常常具有较多难以加工的部位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3+2+1轴的复杂零件增减材集成混合加工方法，其特征是以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴，以B、C摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料，实现五轴打印与切削，它通过使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体，实现打印与切削在同一工作空间内，切换加工模式时无需更换刀具和喷嘴，喷嘴的定位在加工前只需一次找正，并且上下可移动，避免了刀具与喷嘴的干涉。

【技术特征摘要】
1.一种基于3+2+1轴的复杂零件增减材集成混合加工方法，其特征是以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴，以B、C摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料，实现五轴打印与切削，它通过使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体，实现打印与切削在同一工作空间内，切换加工模式时无需更换刀具和喷嘴，喷嘴的定位在加工前只需一次找正，并且上下可移动，避免了刀具与喷嘴的干涉。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的导轨机构由主轴夹具（2）、导轨（8）和滑块（7）组成，主轴夹具（2）固定在主轴（3）上，导轨（8）通过垫块（1）固定在主轴夹具（2）上，滑块（7）安装在导轨（8）上并能在电机控制下沿导轨上下移动并定位，打印挤出机的打印头（5）安装在配件（6）上，配件（6）安装在滑块（7）上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是使用Mach3六轴数控系统控制各轴运动，实现增材加工和减材加工的交替进行，完成混合加工。4.一种3+2+1轴增减材集成混合加工平台，其特征是以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴，以B、C摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料，实现五轴打印与切削，并使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体，实现打印与切削在同一工作空间内，切换加工模式时无需更换刀具和喷嘴，喷嘴的滑块定位使加工前只需一次找正，并且上下可移动模式避免了刀具与喷嘴的干涉，使用Mach3六轴数控系统控制各轴运动，实现增材加工和减材加工的交替进行，完成混合加工；该平台能有效避免增材制造工件表面质量差、减材加工刀具不可达的问题，通过集成增减材方法可以加工出结构复杂、质量高的零件。5.根据权利要求1所述的增减材集成混合加工平台，其特征是以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长青，李迎光，李仲宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32