一种桌面式增减材复合打印制造设备制造技术

本发明专利技术涉及一种桌面式增减材复合打印制造设备，属于增材制造领域。其中，减材装置位于增材装置右侧，面向工作台移动装置右段，增材装置面向工作台移动装置左段。打印工作台安装在工作台移动装置上，工作台移动装置驱动打印工作台在增材装置和减材装置间来回移动，进行打印作业。密封舱跨设在增材装置和工作台移动装置左段上，密封舱上设有供打印工作台通过的密封舱门，密封舱配套连接有用于为增材装置提供惰性增材作业环境的惰性气体调节系统。本发明专利技术中，增、减材加工过程互不干扰，惰性气体调节系统在增、减材切换时可自动调节密封舱内气氛环境，且不受减材加工影响，增材制造工艺稳定性高，构建气氛保护环境的时间短，效率高。

A tabletop type compound printing manufacturing equipment for increasing and decreasing materials

【技术实现步骤摘要】
一种桌面式增减材复合打印制造设备
本专利技术属于增材制造领域，涉及一种桌面式增减材复合打印制造设备。
技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上就可以快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。经过技术积累与发展，国内金属增材制造技术在材料、工艺、装备以及成形性能等各个方面均得到长足的发展，尤其金属增材制造技术己步入了航空航天、核能、海洋工程、汽车工程等领域的工业应用阶段。但是，金属增材制造技术主要通过高温液态金属(如激光金属沉积技术、电弧增材制造技术等)的熔池作为“基本点”，由点到线、到面再到体的过程，成型零件尺寸精度和表面质量偏低成为必然结果。增减材的复合制造方法可以很好地弥补单纯增材制造的缺陷，既能成形各种复杂结构，又能保证产品表面质量与尺寸精度。然而，现有的增减材的复合制造设备的增材和减材功能均在同一工位完成，同一工位执行增材和减材两个工艺过程存在以下问题：对于易氧化材料，如钛合金、高温合金等，需要对整个工位进行惰性气体的气氛保护，在增减材切换时会破坏气氛环境，而再次构建气氛保护环境的时间很长，因此效率极低，这也是目前增减材复合制造设备不易实现钛合金等零件增减材复合制造的主要原因。同时，材制造毛坯体进行减材时，为保证表面质量，常采用切削液冷却刀具和被加工面，而切削液含水量高，切削液的使用破坏了增材制造惰性气氛，气氛的重新构建耗时长，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术提出一种增、减材分离，并可为增材作业提供惰性气体环境的桌面式复合打印制造设备。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种桌面式增减材复合打印制造设备，包括设备底座、增材装置、打印工作台、工作台移动装置、减材装置和密封舱；所述工作台移动装置整体呈L形，固定安装在所述设备底座上端面前部；所述增材装置和所述减材装置均固定安装在所述设备底座上端面后部，所述减材装置位于所述增材装置右侧，并且，所述增材装置面向所述工作台移动装置左段，所述减材装置面向所述工作台移动装置右段；所述打印工作台安装在所述工作台移动装置上，所述工作台移动装置驱动所述打印工作台在所述增材装置和所述减材装置间来回移动，进行打印作业；所述密封舱跨设在所述增材装置和所述工作台移动装置左段上，所述密封舱上设有所述供打印工作台通过的密封舱门，所述密封舱配套连接有用于为所述增材装置提供惰性增材作业环境的惰性气体调节系统。进一步地，所述工作台移动装置包括第一齿条、第二齿条、第一移动导轨、第二移动导轨、第三移动导轨、上支撑板、下支撑板和电机；所述第一齿条通过第一齿条支撑固定安装于所述设备底座上端面左下位置，所述第二齿条通过第二齿条支撑固定安装于所述设备底座上端面右下位置，两齿条同高度、相互垂直且不接合；两相互平行的第三移动导轨固定安装在所述设备底座上端面上，且所述两第三移动导轨位于所述第二齿条左上侧，所述两第三移动导轨与所述第二齿条保持平行；所述两第三移动导轨上端面均开有横向贯通的第一滑槽，所述下支撑板底部设有四个与第一滑槽匹配的下支撑板底部滑块，四个下支撑板底部滑块分别嵌在对应的第一滑槽中，所述下支撑板可沿着所述两第三移动导轨移动；两相互平行的第一移动导轨固定安装在所述设备底座上端面上，且两第一移动导轨位于所述第一齿条右上侧、位于所述两第三移动导轨左上侧，所述两第一移动导轨平行于所述第一齿条；所述两第一移动导轨上端面均开有横向贯通的第二滑槽，所述上支撑板底部设有四个与第二滑槽匹配的上支撑板底部滑块，四个上支撑板底部滑块分别嵌在对应的第二滑槽中，所述上支撑板可沿着所述两第一移动导轨移动；所述下支撑板上端面设有两相互平行的第二移动导轨，所述两第二移动导轨上端面均开有与上支撑板底部滑块匹配的第三滑槽，当所述下支撑板移动至所述两第三移动导轨最左端时，所述两第二移动导轨分别与所述两第一移动导轨一一对接，所述上支撑板可从所述两第一移动导轨移动至所述两第二移动导轨上；所述电机倒置并通过螺钉安装在所述上支撑板右下位置，所述电机的输出轴穿过所述上支撑板，输出轴的端部固定安装有齿轮，所述齿轮可与所述第一齿条及所述第二齿条配合，驱动所述上支撑板沿着第一移动导轨、第二移动导轨和第三移动导轨移动。进一步地，所述密封舱还包括舱体，所述舱体跨设在所述增材装置和所述两第一移动导轨上，所述第一齿条和所述第一齿条支撑穿出所述舱体；所述舱体左前侧设有用于观察所述密封舱内部的玻璃窗，所述舱体右前侧开有与所述密封舱门匹配的孔，所述密封舱门顶部与所述舱体铰接，所述舱体和所述密封舱门间还对称地设有一对用于撑起所述密封舱门的空气弹簧，实现所述密封舱门的开合；惰性气体调节系统包括气源、气泵、进气管道、排气管道、含氧量传感器和压力传感器，所述气源与所述气泵通过管道相连，所述含氧量传感器和所述压力传感器均安装在所述密封舱内，两传感器分别与所述气泵联动，所述气泵安装在所述密封舱外侧，通过所述进气管道与所述密封舱连通，所述排气管道一端与所述密封舱连接，另一端通向大气，所述排气管道上设有排气阀。进一步地，所述密封舱门的边沿与所述舱体接合的位置还设有密封胶条。进一步地，所述打印工作台包括载物台、第二滑台和第三滑台，所述第三滑台通过螺钉固定在所述上支撑板上端面上，且所述第三滑台平行于第一移动导轨设置；所述第三滑台端部固定有用于驱动所述第三滑台的滑块移动的步进电机；所述第二滑台垂直于所述第三滑台设置，并通过螺钉固定在所述第三滑台的滑块上；所述第二滑台的端部固定有用于驱动所述第二滑台的滑块移动的步进电机，所述载物台通过螺钉固定在所述第二滑台的滑块上。进一步地，所述增材装置包括第一支架、第一滑台和激光熔覆头；所述第一支架呈门型，其底部通过螺栓固定于所述设备底座上端面上，所述第一支架位于所述两第一移动导轨右上侧，且平行于第一移动导轨设置；所述第一滑台倒置并固定于所述第一支架左前侧上部，所述第一滑台顶部设有用于驱动所述第一滑台的滑块上下移动的步进电机；所述激光熔覆头倒置，并通过螺钉固定在所述第一滑台的滑块上，所述激光熔覆头的高度高于所述载物台。进一步地，所述减材装置包括第二支架、第四滑台和减材主轴头；所述第二支架为框架式结构，其底部通过螺栓固定于所述设备底座上端面上，所述第二支架位于所述第一支架右上侧、位于所述两第三移动导轨左上侧；所述第四滑台倒置并固定安装于所述第二支架右前侧顶部，所述第四滑台顶部设有用于驱动所述第四滑台的滑块上下滑动的步进电机，所述减材主轴头倒置，并通过螺钉固定在所述第四滑台的滑块上，所述减材主轴头(的高度高于所述载物台。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：对于易氧化材料，如钛合金、高温合金等，本专利技术通过工作台移动装置可将打印工作台平稳地在增材装置和减材装置间移动，确保了增、减材加工过程互不干扰，气氛环境不受减材加工影响，提高了增材制造的工艺稳定性。此外，惰性气体调节系统在增、减材切换时可自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桌面式增减材复合打印制造设备，其特征在于，包括设备底座(1)、增材装置(2)、打印工作台(3)、工作台移动装置(4)、减材装置(5)和密封舱(6)；工作台移动装置(4)整体呈L形，固定安装在设备底座(1)上端面前部；增材装置(2)和减材装置(5)均固定安装在设备底座(1)上端面后部，减材装置(5)位于增材装置(2)右侧，并且，增材装置(2)面向工作台移动装置(4)左段，减材装置(5)面向工作台移动装置(4)右段；打印工作台(3)安装在工作台移动装置(4)上，工作台移动装置(4)驱动打印工作台(3)在增材装置(2)和减材装置(5)间来回移动，进行打印作业；密封舱(6)跨设在增材装置(2)和工作台移动装置(4)左段上，密封舱(6)上设有供打印工作台(3)通过的密封舱门(604)，密封舱(6)配套连接有用于为增材装置(2)提供惰性增材作业环境的惰性气体调节系统。

【技术特征摘要】
1.一种桌面式增减材复合打印制造设备，其特征在于，包括设备底座(1)、增材装置(2)、打印工作台(3)、工作台移动装置(4)、减材装置(5)和密封舱(6)；工作台移动装置(4)整体呈L形，固定安装在设备底座(1)上端面前部；增材装置(2)和减材装置(5)均固定安装在设备底座(1)上端面后部，减材装置(5)位于增材装置(2)右侧，并且，增材装置(2)面向工作台移动装置(4)左段，减材装置(5)面向工作台移动装置(4)右段；打印工作台(3)安装在工作台移动装置(4)上，工作台移动装置(4)驱动打印工作台(3)在增材装置(2)和减材装置(5)间来回移动，进行打印作业；密封舱(6)跨设在增材装置(2)和工作台移动装置(4)左段上，密封舱(6)上设有供打印工作台(3)通过的密封舱门(604)，密封舱(6)配套连接有用于为增材装置(2)提供惰性增材作业环境的惰性气体调节系统。2.根据权利要求1所述的桌面式增减材复合打印制造设备，其特征在于，工作台移动装置(4)包括第一齿条(401)、第二齿条(402)、第一移动导轨(405)、第二移动导轨(406)、第三移动导轨(407)、上支撑板(408)、下支撑板(410)和电机(412)；第一齿条(401)通过第一齿条支撑(403)固定安装于设备底座(1)上端面左下位置，第二齿条(402)通过第二齿条支撑(404)固定安装于设备底座(1)上端面右下位置，两齿条同高度、相互垂直且不接合；两相互平行的第三移动导轨(407)固定安装在设备底座(1)上端面上，且两第三移动导轨(407)位于第二齿条(402)左上侧，两第三移动导轨(407)与第二齿条(402)保持平行；两第三移动导轨(407)上端面均开有横向贯通的第一滑槽，下支撑板(410)底部设有四个与第一滑槽匹配的下支撑板底部滑块(411)，四个下支撑板底部滑块(411)分别嵌在对应的第一滑槽中，下支撑板(410)可沿着两第三移动导轨(407)移动；两相互平行的第一移动导轨(405)固定安装在设备底座(1)上端面上，且两第一移动导轨(405)位于第一齿条(401)右上侧、位于两第三移动导轨(407)左上侧，两第一移动导轨(405)平行于第一齿条(401)；两第一移动导轨(405)上端面均开有横向贯通的第二滑槽，上支撑板(408)底部设有四个与第二滑槽匹配的上支撑板底部滑块(409)，四个上支撑板底部滑块(409)分别嵌在对应的第二滑槽中，上支撑板(408)可沿着两第一移动导轨(405)移动；下支撑板(410)上端面设有两相互平行的第二移动导轨(406)，两第二移动导轨(406)上端面均开有与上支撑板底部滑块(409)匹配的第三滑槽，当下支撑板(410)移动至两第三移动导轨(407)最左端时，两第二移动导轨(406)分别与两第一移动导轨(405)一一对接，上支撑板(408)可从两第一移动导轨(405)移动至两第二移动导轨(406)上；电机(412)倒置并通过螺钉安装在上支撑板(408)右下位置，电机(412)的输出轴穿过上支撑板(408)，输出轴的端部固定安装有齿轮(413)，齿轮(413)可与第一齿条(401)及第二齿条(402)配合，驱动上支撑板(408)沿着第一移动导轨(405)、第二移动导轨(406...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江涛，冯勇，朱子豪，王晓宇，王浩祥，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32