一种增减材复合制造设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种增减材复合制造设备。该设备中增材和减材过程独立完成，无需采用加工中心上的刀具切换装置，将减材刀具和增材成形组件进行切换，大大提升了生产效率。该设备包括加工中心、增材成形组件以及冷却喷嘴；增材成形组件包括连接板、电机、直线运动线性模组以及能量沉积金属增材成形装置；直线运动线性模组固定在加工中心的主轴箱上，直线运动线性模组上滑动连接有连接板；连接板上固定安装能量沉积金属增材成形装置；电机向直线运动线性模组提供动力从而使连接板带动能量沉积金属增材成形装置上下移动；冷却喷嘴固定在加工中心的主轴箱上，且出风口朝向加工中心的工作台面。

A kind of composite manufacturing equipment for increasing and decreasing materials

【技术实现步骤摘要】
一种增减材复合制造设备
本技术属于3D打印
，具体涉及一种增减材复合制造设备。
技术介绍
增材制造技术是通过材料的有序累加或堆积形成三维实体，因其材料利用率高、可实现复杂零部件的一体化成形等优势，增材制造技术，尤其金属增材制造技术已步入了航空航天、核能、海洋工程、汽车工程等领域的工业应用阶段。但是，对于现有的增减材设备来说，还存在以下问题：1、目前增减材设备的大都采用加工中心上的刀具切换装置，将减材刀具和增材成形组件进行切换，这种做方法大大降低了生产效率。2、对减材刀具的冷却：目前加工基本都是干式铣削，没有对刀具做冷却处理，干式加工会影响刀具的使用寿命，增加刀具使用成本；3、对于工作台面的冷却，现有方法是在工作台面和打印基板支架之间增加隔热物，但是这种方式无法对打印基板进行温度调控，冷却效果较差。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本技术提供了一种增减材复合制造设备，该设备在加工中心的主轴箱上安装独立移动的增材成形组件，使得增材和减材过程独立完成，无需采用加工中心上的刀具切换装置，将减材刀具和增材成形组件进行切换，大大提升了生产效率，同时，还采用了风冷方式对加工区域进行冷却，大大减小了加工过程中对刀具损坏。本技术的具体技术方案是：本技术设计了一种增减材复合制造设备，包括加工中心、增材成形组件以及冷却喷嘴；增材成形组件包括连接板、电机、直线运动线性模组以及能量沉积金属增材成形装置；直线运动线性模组固定在加工中心的主轴箱上，可随主轴箱一同沿竖直方向运动，直线运动线性模组上滑动连接有连接板；连接板上固定安装能量沉积金属增材成形装置；电机向直线运动线性模组提供动力从而使连接板带动能量沉积金属增材成形装置沿竖直方向上下切换位置；冷却喷嘴固定在加工中心的主轴箱上，且出风口朝向加工中心的工作台面。进一步地，为了使得加工中心的工作台面的温控效果更优，该加工中心的工作台面上还设有水冷板；水冷板安装在加工中心的工作台面上，可随工作台面一同回转运动；水冷板上设有一进水口和一出水口；水冷板内设置有流通管道，流通管道一端与进水口连接，另一端与出水口连接，流通管道在水冷板内自边缘至中心盘绕设置；水冷板上设置有用于固定工件的多个安装孔；安装孔均需避开流通管道的位置开设。进一步地，为了使得散热性更强，并且利于制作，所述流通管道采用铜管。进一步地，上述能量沉积金属增材成形装置为激光熔覆头。激光熔覆头为送粉激光熔覆头或送丝激光熔覆头。进一步地，上述能量沉积金属增材成形装置还可以为焊枪。焊枪为冷金属过渡焊接焊枪(CMT)或熔化极惰性气体保护焊焊枪(MIG)或非熔化极惰性气体保护电弧焊焊枪(TIG)。进一步地，上述加工中心为五轴加工中心，采用龙门结构，并采用摇篮和转台组合形式。进一步地，为了避免了增减材过程中对气氛造成的影响，增加刀具具的使用寿命，节省了冷却刀具气体的使用量，有效的确保了零件的加工质量，使得生产效率得到大幅提升，该设备还包括气氛调节循环装置；气氛调节循环装置包括第一密封箱体、第二密封箱体、惰性气体气源以及净化单元；第一密封箱体与第二密封箱体之间通过第一管道和第二管道相连通；第一密封箱体内安装所述加工中心；第一密封箱体上还安装有水氧传感器、压力传感器、温度传感器以及空调；惰性气体气源以及净化单元均与所述第一密封箱体连接；第一密封箱体上还设有排空管路，排空管路上设置有泄压阀；第二密封箱体内放置空压机以及风机；空压机通过设置在外部的低温冷却装置向所述冷却喷嘴提供冷风；风机通过第三管道与第一密封箱体连接。进一步地，由于空压机过热会自动停机，从而导致整个系统无法正常运转，该系统还在所述第二密封箱体内安装热交换器，所述热交换器与外部冷水机连接，通过第二密封箱体与外部的热交换，使空压机不会出现过热停机的状况。本技术的优点在于：1、本技术提供设备采用在加工中心的主轴箱上安装独立移动的增材成形组件，使得增材和减材过程独立完成，无需采用加工中心上的刀具切换装置，将减材刀具和增材成形组件进行切换，大大提升了生产效率，同时，还采用了风冷方式对加工区域进行冷却，可以有效降低加工刀具的温升，延长刀具使用寿命，降低刀具长期使用成本；提高加工零件表面质量。2、本技术提供设备采用在工作台面增加水冷板，相比较一般的隔热棉等手段，既可保证工作台面避免温升带来的影响，又更容易保证尺寸精度；也易调控维持打印基板的温度。3、本技术采用激光熔覆头和焊枪作为能量沉积金属增材成形装置，可实现金属粉材和金属丝材的打印，打印方式多样化。4、本技术采用气氛调节循环装置，确保整个设备在减材、增材过程中的压力、温度以及水氧含量均维持一个平衡的状态，避免了气氛被破坏会导致的零件质量的问题。附图说明图1为增减材复合制造设备的主视图；图2为图1的侧面视图(该图中省略了加工中心底座、横梁、摇篮等处的剖面线)；图3为激光熔覆头安装在连接板上的局部结构示意图；图4为焊枪安装在连接板上的局部结构示意图；图5为水冷板的剖视图。图6为本专利技术在具有气氛调节循环装置时的结构布局图。附图标记如下：1-加工中心、2-主轴箱、3-冷却喷嘴、4-工作台面、5-增材成形组件、6-连接板、7-电机、8-直线运动线性模组、9-激光熔覆头、10-焊枪、11-水冷板、12-进水口、13-出水口、14-流通管道、15-安装孔、16-第一密封箱体、17-第二密封箱体、18-惰性气体气源、19-净化单元、20-第一管道、21-第二管道、22-水氧传感器、23-压力传感器、24-温度传感器、25-空调、26-排空管路、27-空压机、28-风机、29-低温冷却装置、30-热交换器、31-冷水机、32-第三管道。具体实施方式基于现有增减材设备存在的缺陷，本技术提供了一种增减材复合制造设备，下面根据具体实例和相关附图对该系统进行详细的描述。实施例1参见图1-3所示，该设备包括加工中心1、增材成形组件5以及冷却喷嘴3；增材成形组件5包括连接板6、电机7、直线运动线性模组8以及能量沉积金属增材成形装置(本实施例中采用激光熔覆头9)；直线运动线性模组8固定在加工中心1的主轴箱2上，直线运动线性模组8上滑动连接连接板6；连接板6上固定安装激光熔覆头9；电机7向直线运动线性模组8提供动力从而使连接板带动激光熔覆头9上下移动；这种设计的目的是：将激光熔覆头9的上下移动和主轴的上下移动分开进行，根据打印需要，可以利用设置在主轴箱上直线运动线性模组8把激光熔覆头9降下来，下降高度可调；减材时，可以把激光熔覆头9升上去，利用安装在主轴上的刀具对零件进行加工，加工效率大大提升。采取直线运动线性模组8和伺服电机7实现上下移动，可提高控制精度；采取直线运动线性模组8和连接板6，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增减材复合制造设备，其特征在于：包括加工中心、增材成形组件以及冷却喷嘴；/n增材成形组件包括连接板、电机、直线运动线性模组以及能量沉积金属增材成形装置；/n直线运动线性模组固定在加工中心的主轴箱上，可随主轴箱一同沿竖直方向运动，直线运动线性模组上滑动连接有连接板；连接板上固定安装能量沉积金属增材成形装置；电机向直线运动线性模组提供动力从而使连接板带动能量沉积金属增材成形装置沿竖直方向上下切换位置；冷却喷嘴固定在加工中心的主轴箱上，且出风口朝向加工中心的工作台面。/n

【技术特征摘要】
1.一种增减材复合制造设备，其特征在于：包括加工中心、增材成形组件以及冷却喷嘴；
增材成形组件包括连接板、电机、直线运动线性模组以及能量沉积金属增材成形装置；
直线运动线性模组固定在加工中心的主轴箱上，可随主轴箱一同沿竖直方向运动，直线运动线性模组上滑动连接有连接板；连接板上固定安装能量沉积金属增材成形装置；电机向直线运动线性模组提供动力从而使连接板带动能量沉积金属增材成形装置沿竖直方向上下切换位置；冷却喷嘴固定在加工中心的主轴箱上，且出风口朝向加工中心的工作台面。


2.根据权利要求1所述的增减材复合制造设备，其特征在于：还设有水冷板；水冷板安装在加工中心的工作台面上，可随工作台面一同回转运动；水冷板上设有一进水口和一出水口；水冷板内设置有流通管道，流通管道一端与进水口连接，另一端与出水口连接，流通管道在水冷板内自边缘至中心盘绕设置，水冷板上设置有用于固定工件的多个安装孔。


3.根据权利要求2所述的增减材复合制造设备，其特征在于：所述流通管道采用铜管。


4.根据权利要求1所述的增减材复合制造设备，其特征在于：所述能量沉积金属增材成形装置为激光熔覆头。


5.根据权利要求4所述的增减材复合制造设备，其特征在于：所述激光熔覆头为送粉激光熔覆头或送丝激光熔覆头。


6.根...

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