一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备制造技术

本发明专利技术涉及一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备。其提高了增材打印过程的工作效率以及打印精度。该设备的主要结构包括机架、定位工装、双激光头熔覆机构、X向移动机构、Y向移动机构以及Z向移动机构；机架包括底座、立板以及横梁；立板为两个，竖直固定在底座上且两个立板平行设置；横梁位于两个立板的顶部；定位工装安装在底座上且位于两个立板之间；Y向移动机构与横梁连接，带动横梁沿Y方向上移动，X向移动机构与Z向移动机构连接，带动Z向移动机构沿X方向上移动，Z向移动机构与双激光头熔覆机构连接，带动带双激光头熔覆机构在Z方向上移动。

【技术实现步骤摘要】
一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备
本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备。
技术介绍
增材制造设备为运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，打印出的物体为3D造型，且形状不一。现有的增材制造设备存在以下：(1)都是采用单个熔覆头，考虑到最后打印产品的精度，一般熔覆头的宽度就比较细，这样打印产品的工作时间就比较长且工作效率低下；(2)无法实现将打印和测量有机结合在一起，即无法实现在线式测量，这样浪费了工作时间，降低了生产效率；(3)增材制造设备的上下料基本上无法实现完全自动化，要么需要操作人员辅助，要么完全需要人工进行上下料操作，这样，既提高了操作人员的劳动强度，有降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备，其提高了增材打印过程的工作效率以及打印精度。本专利技术具体的技术方案是：一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备，其特征在于：包括机架、工装、双激光头熔覆机构、X向移动机构、Y向移动机构以及Z向移动机构；机架包括底座、立板以及横梁；立板为两个，竖直固定在底座上且两个立板平行设置；横梁位于两个立板的顶部；工装安装在底座上且位于两个立板之间；Y向移动机构与横梁连接，带动横梁沿Y方向上移动，X向移动机构与Z向移动机构连接，带动Z向移动机构沿X方向上移动，Z向移动机构与双激光头熔覆机构连接，带动带双激光头熔覆机构在Z方向上移动；双激光头熔覆机构包括滑板、测量头组件以及两个相对测量头组件对称设置的激光熔覆组件；测量头组件包括Z向无杆气缸以及测量头；Z向无杆气缸安装在滑板上，中间气缸的活动端安装测量头；激光熔覆组件包括第一气缸、斜导轨以及激光熔覆头；所述第一气缸固定在滑板上，第一气缸的活塞杆端部安装激光熔覆头；斜导轨固定安装在滑板上且与相对于所述Z方向倾斜布置，激光熔覆头卡装在所述斜导轨上。进一步地，为了实现工装上工件的自动取放，上述设备上还设置有自动上下料机构；自动上下料机构包括后横梁，前横梁，连接梁、第二气缸、后十字滑块导轨副、前十字滑块导轨副、第一Y向短直线导轨副、第二Y向直线导轨副、X向无杆气缸、连接板、第三气缸、第四气缸、平行气爪以及夹具体；第一Y向短直线导轨副为两个且分别沿Y向安装在两个立板的中部；后横梁两端分别卡装在两个第一Y向短直线导轨副上且位于所述横梁下方，前横梁固定安装在两个立板上端面；后横梁上表面与连接梁后端下表面通过后十字滑块导轨副连接，前横梁上表面沿X向安装X向无杆气缸；连接梁前端上表面与前横梁下表面之间通过前十字滑块导轨副连接，连接板的一端与前十字滑块导轨副中的十字滑块固连，另一端与X向无杆气缸活动端连接；连接梁的下表面前端安装第二Y向短直线导轨副，第二Y向短直线导轨副的滑块上安装平行气爪；第二气缸固定在横梁上，其活塞杆与后横梁固定连接；第三气缸固定在连接梁上，其活塞杆与连接板固定连接；第四气缸固定在连接梁上，其活塞杆与所述平行气爪固定连接；平行气爪的两个活动端平行设置有两个夹具体。进一步地，为了使该设备满足五轴加工的需求，上述设备上还设置有背板和摇篮转台；背板固定安装在所述两个立板之间，背板上安装摇篮转台，所述摇篮转台上安装定位工装，用于提供定位工装沿Z向和Y向旋转。进一步地，Y向移动机构包括Y向直线导轨副、Y向滚珠丝杠副以及Y向驱动电机；所述Y向直线导轨副为两个且分别安装在两个立板的上端面，横梁的两端分别卡装在两个Y向直线导轨副上，横梁的底部设有固定筋板，所述Y向滚珠丝杠副的丝杠一端与Y向驱动电机，另一端穿过所述固定筋板后悬空，所述Y向滚珠丝杠副的旋转螺母与所述横梁底部固定连接。进一步地，为了提高横梁Y向移动时的可靠性，上述Y向滚珠丝杠副中丝杠穿过所述固定筋板的一端端面上安装限位板。进一步地，Z向移动机构包括Z向伺服电机、Z向减速器，齿轮、齿条、Z向直线导轨副以及Z向溜板；所述齿条沿Z向固定安装在滑板一侧，Z向减速器的输入轴与Z向伺服电机的输出轴连接，Z向减速器固定在Z向溜板上，Z向减速器的输出轴穿过所述Z向溜板，且穿过所述Z向溜板的输出轴上安装齿轮，齿轮与所述齿条相啮合，所述Z向直线导轨副安装在所述滑板上，Z向溜板固定安装在Z向直线导轨副上。进一步地，X向移动机构包括X向直线导轨副、X向滚珠丝杠副以及X向驱动电机；X向直线导轨副沿X向安装在横梁上，所述Z向溜板卡装在所述X向直线导轨副上，所述X向滚珠丝杠副的丝杠与X向驱动电机的输出轴连接，丝杠上安装的旋转螺母与Z向溜板固定连接。进一步地，为了在确保打印效率的同时打印精度也能有所保证，两个激光熔覆组件中一个为宽幅激光熔覆头，另一个为窄幅激光熔覆头。优选地，两个激光熔覆组件中的两个斜导轨之间呈60°夹角。进一步地，上述定位工装优选为定位工装为零点定位装置。进一步地，上述Y向滚珠丝杠副中丝杠穿过所述固定筋板的一端端面上安装限位板。该设备的基本工作原理是：双激光头熔覆机构在X向移动机构、Y向移动机构以及Z向移动机构的带动下可沿X、Y、Z三个方向移动，到达增材工位，由两个激光熔覆头实现工件的增材加工，再由测量头完成对工件的测量，零件加工完后，再由自动上下料结构将工件从定位工装上取走。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术将两个激光熔覆头以及测量头集成在一个设备上，通过X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构的相互配合既实现了提高打印工作效率、打印精度同时还能实现对工件的在线测量，减少了测量的辅助时间。(2)本专利技术通过设置自动上下料结构，实现了工件自动取放，大大降低了操作人员的工作强度，并且避免了安全事故的发生。(3)本专利技术通过设置摇篮转台，实现了工件的沿Z向和Y向旋转，使该设备能够满足五轴加工的需求，更加的智能化。(4)本专利技术的定位工装采用零点定位装置，不仅通过实现高精度的定位，同时具备顶升能力，进一步地提高了可靠性和便捷性。(5)本专利技术采用宽窄两种激光熔覆头，根据所需打印的宽度选择不同的激光熔覆头，初始打印时选择宽熔覆头可以大大提高的工作效率，最后采用细熔覆头完成能够进一步保证其打印精度。附图说明图1为本专利技术的一种实施例的立体结构图；图2为本专利技术的一种实施例的主视图；图3为本专利技术的一种实施例的俯视图；图4为图3的A-A结构剖视图；图5为图3的B-B结构剖视图；图6为实施例中自动上下料机构的结构主视图；图7为实施例中自动上下料机构的结构侧视图；图8为实施例中自动上下料机构的结构俯视图；图9为本专利技术中自动上下料机构初始状态的结构示意图；图10为本专利技术中自动上下料机构取料状态的结构示意图；图11为本专利技术中自动上下料机构出料状态的结构示意图。附图标记如下：1-机架、11-底座、12-立板、13-背板、14-横梁、141-固定筋板；2-定位工装；3-双激光头熔覆机构、31-滑板、32-测量头组件、321-Z向无杆气缸、322-测量头、33-激光熔覆组件、331-第一气缸、332-斜导轨、333-激光熔覆头；4-X向移动机构、41-X向直线导轨副、42-X向滚珠丝杠副、43-X向驱动电机；5-Y向移动机构、51-Y向直线导轨副、52-Y向滚珠丝杠副、53-Y向驱动电机、54-限位板；6-Z向移动机构、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备，其特征在于：包括机架、定位工装、双激光头熔覆机构、X向移动机构、Y向移动机构以及Z向移动机构；机架包括底座、立板以及横梁；立板为两个，竖直固定在底座上且两个立板平行设置；横梁位于两个立板的顶部；定位工装安装在底座上且位于两个立板之间；Y向移动机构与横梁连接，带动横梁沿Y方向上移动，X向移动机构与Z向移动机构连接，带动Z向移动机构沿X方向上移动，Z向移动机构与双激光头熔覆机构连接，带动带双激光头熔覆机构在Z方向上移动；双激光头熔覆机构包括滑板、测量头组件以及相对测量头组件对称设置的两个激光熔覆组件；测量头组件包括Z向无杆气缸以及测量头；Z向无杆气缸安装在滑板上，Z向无杆气缸的活动端安装测量头；激光熔覆组件包括第一气缸、斜导轨以及激光熔覆头；所述第一气缸与滑板铰接，第一气缸的活塞杆端部铰接激光熔覆头；斜导轨固定安装在滑板上且与相对于所述Z方向倾斜布置，激光熔覆头卡装在所述斜导轨上。

【技术特征摘要】
1.一种双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备，其特征在于：包括机架、定位工装、双激光头熔覆机构、X向移动机构、Y向移动机构以及Z向移动机构；机架包括底座、立板以及横梁；立板为两个，竖直固定在底座上且两个立板平行设置；横梁位于两个立板的顶部；定位工装安装在底座上且位于两个立板之间；Y向移动机构与横梁连接，带动横梁沿Y方向上移动，X向移动机构与Z向移动机构连接，带动Z向移动机构沿X方向上移动，Z向移动机构与双激光头熔覆机构连接，带动带双激光头熔覆机构在Z方向上移动；双激光头熔覆机构包括滑板、测量头组件以及相对测量头组件对称设置的两个激光熔覆组件；测量头组件包括Z向无杆气缸以及测量头；Z向无杆气缸安装在滑板上，Z向无杆气缸的活动端安装测量头；激光熔覆组件包括第一气缸、斜导轨以及激光熔覆头；所述第一气缸与滑板铰接，第一气缸的活塞杆端部铰接激光熔覆头；斜导轨固定安装在滑板上且与相对于所述Z方向倾斜布置，激光熔覆头卡装在所述斜导轨上。2.根据权利要求1所述的双熔覆头激光熔覆金属增材制造设备，其特征在于：还包括自动上下料机构；自动上下料机构包括后横梁，前横梁，连接梁、第二气缸、后十字滑块导轨副、前十字滑块导轨副、第一Y向短直线导轨副、第二Y向直线导轨副、X向无杆气缸、连接板、第三气缸、第四气缸、平行气爪以及夹具体；第一Y向短直线导轨副为两个且分别沿Y向安装在两个立板的中部；后横梁两端分别卡装在两个第一Y向短直线导轨副上且位于所述横梁下方，前横梁固定安装在两个立板上端面；后横梁上表面与连接梁后端下表面通过后十字滑块导轨副连接，前横梁上表面沿X向安装X向无杆气缸；连接梁前端上表面与前横梁下表面之间通过前十字滑块导轨副连接，连接板的一端与前十字滑块导轨副中的十字滑块固连，另一端与X向无杆气缸活动端连接；连接梁的下表面前端安装第二Y向短直线导轨副，第二Y向短直线导轨副的滑块上安装平行气爪；第二气缸固定在横梁上，其活塞杆与后横梁固定连接；第三气缸固定在连接梁上，其活塞杆与连接板固定连接；第四气缸固定在连接梁上，其活塞杆与所述平行气爪固定连接；平行气爪的两个活动端平行设置有两个夹具体。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛飞，吴增峰，卢秉恒，王俊岭，王磊，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61