一种模块化增减材制造装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模块化增减材制造装置及方法，属于增材制造领域。该模块化增减材制造装置包括：模块化运输系统、模块化加工系统；所述模块化运输系统、模块化加工系统均包括：运输导轨模块和工作平台，所述工作平台能够沿运输导轨模块进行移动；多个运输导轨模块能够依次连接成一体；所述模块化运输系统还包括上下料机器人，所述上下料机器人安装在所述模块化运输系统中的工作平台上；所述模块化加工系统还包括三坐标直线导轨模块，所述三坐标直线导轨模块设置在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的一端的上方。本发明专利技术通过能实现增材制造、减材制造与零件检测等多个加工单元的快速拼装与转换，具备模块化、柔性化加工制造优势。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化增减材制造装置及方法
本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种模块化增减材制造装置及方法。
技术介绍
増材制造技术经过几十年的发展，凭借其快速、灵活、低成本等优势在制造复杂结构零件方面相对于传统加工方式展现出了巨大优势。制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点很好地弥补了传统制造工艺的不足，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。然而增材制造工艺由于粉末的尺度、激光聚焦光斑尺寸、以及离散化分层技术的影响，所生产的金属零件其的几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，使得成形零件外形及尺寸无法直接应用，尤其是非粉末床近净成形类增材制造。而传统的数控加工技术具有高精度、高表面质量等特点，能够弥补上述问题。因此，在增材制造方法完成零件成型后往往需要利用车削、铣削、磨削等减材制造方法铣去加工余量或抛光表面，以达到零件所需的表面质量与尺寸精度。欲实现高精度的增材制造，常将增材制造技术、切削加工与三坐标测量系统相结合，这样将充分发挥增减材两种技术各自的优势，增材与减材加工技术的有效结合将具有广阔的应用前景。传统的先增材制造成型再减材机加处理的过程中，为保证成型件精度，需要多次进行三坐标精度测量，这大大降低了生产加工效率并且增加了操作的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种模块化增减材制造装置及方法，通过模块化加工系统与模块化运输系统，能实现加工单元的快速拼装，同时将多个加工单元的系统化集成，可以实现增材、减材、检测等加工方式规模化工艺应用。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种模块化增减材制造装置，包括模块化运输系统、模块化加工系统；所述模块化运输系统、模块化加工系统均包括：运输导轨模块和工作平台，所述工作平台能够沿运输导轨模块进行移动；多个运输导轨模块能够依次连接成一体；所述模块化运输系统还包括上下料机器人，所述上下料机器人安装在所述模块化运输系统中的工作平台上；所述模块化加工系统还包括三坐标直线导轨模块，所述三坐标直线导轨模块设置在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的一端的上方。所述运输导轨模块包括两个平行的导轨，在每个导轨上安装有滑块；在两个导轨之间安装有底板；在所述底板上设置有与所述导轨长度相同且平行的传动齿条和拖链；在两个导轨的一端、底板的一端均设有凸块，在两个导轨的另一端、底板的另一端均设有凹槽；所述传动齿条、拖链从凹槽的底端一直延伸到凸块的前端；一个运输导轨模块上的导轨上的凸块、底板上的凸块能够分别插入到另一个运输导轨模块上的导轨上的凹槽、底板上的凹槽中，将两个运输导轨模块连接成一体，同时两个运输导轨模块上的传动齿条、拖链也能够分别连接成一体。所述工作平台的下端面的两侧分别安装在两个所述滑块上；在所述工作平台的下端面的中部安装有传动电机、直角减速器和传动齿轮；所述传动齿轮的中心轴线垂直于水平面，并且能够与所述齿条咬合；传动电机带动传动齿轮旋转时，传动齿轮沿齿条进行移动，从而带动工作平台沿导轨移动；在所述模块化运输系统中的工作平台的上端面上固定安装有多个定位销；在加工基板的下端面上开有多个定位销安装孔，工作平台上的定位销能够分别插入到加工基板上的定位销安装孔内；在所述模块化运输系统中的工作平台上固定安装有多个调平电机；所述调平电机的输出轴直接顶住所述加工基板的下端面。所述的坐标直线导轨模块包括X轴直线导轨、Y轴直线导轨、Z轴直线导轨；在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的两侧分别设置有与水平面垂直的多个立柱；在每一侧的立柱的上端设置有一个Y轴直线导轨，两侧的Y轴直线导轨均与所述模块化加工系统中的运输导轨模块的导轨平行；所述X轴直线导轨的两端分别安装在两侧的Y轴直线导轨上，并能够沿Y轴直线导轨移动；所述Z轴直线导轨安装在所述X轴直线导轨上，并能够沿X轴直线导轨移动；在所述Z轴直线导轨上设置有加工主轴，所述加工主轴能够沿Z轴直线轨道进行垂直于水平面方向的移动；在所述加工主轴的一侧安装有位移传感器。进一步的，在所述模块化运输系统的运输导轨模块上设有一个上下料工位；在所述上下料工位的两侧分别安装有一个上下料工位位置传感器；两个上下料工位位置传感器设置在一个导轨的同一侧；在所述模块化加工系统的运输导轨模块上设有工位一和工位二；所述工位一位于所述三坐标直线导轨模块的正下方；在所述工位一的两侧分别安装有一个工位一位置传感器，两个工位一位置传感器设置在一个导轨的同一侧；所述工位二位于所述工位一的正前方；在所述工位二的两侧分别安装有一个工位二位置传感器，两个工位二位置传感器设置在一个导轨的同一侧；所述上下料工位、工位一、工位二的尺寸均相同。所述模块化增减材制造装置包括储料装置、工作部件；所述模块化运输系统安装在所述模块化加工系统的正前方，所述模块化运输系统中的导轨与所述模块化加工系统中的导轨是垂直设置的；所述上下料工位位于工位二的正前方；所述储料装置设置在模块化运输系统的正前方；所述工作部件安装在所述加工主轴上；所述工作部件为增材装置、减材装置或者检测装置。本专利技术还提供了一种增减材制造单元，所述增减材制造单元包括三个模块化增减材制造装置；在三个模块化加工系统的加工主轴上分别安装有增材装置、减材装置、检测装置；三个模块化运输系统的运输导轨模块依次拼接形成运输系统，仅保留一个工作平台和一个上下料机器人；所述运输系统中的三个上下料工位分别与安装有增材装置、减材装置、检测装置的模块化加工系统的工位二一一对应；在每个上下料工位的正前方设置有储料装置。本专利技术还提供了一种加工制造流水线，所述加工制造流水线包括进出料运输系统、多套所述增减材制造单元和/或多个所述模块化增减材制造装置；所述进出料运输系统由多个模块化运输系统依次拼接而成；仅保留一个工作平台和一个上下料机器人；在所述进出料运输系统的两侧分别布置有多套所述增减材制造单元和/或多个所述模块化增减材制造装置；相邻的增减材制造单元、模块化增减材制造装置的模块化运输系统依次拼接；各套所述增减材制造单元、各个模块化增减材制造装置的储料装置沿所述进出料运输系统的两侧依次排开；所述进出料运输系统的上下料机器人能够伸入到其两侧的储料装置中进行抓取操作。本专利技术还提供一种所述模块化增减材制造装置的使用方法，包括：(1)模块化加工系统的工作平台运行到工位二，模块化运输系统的上下料机器人运行到上下料工位，抓取储料装置中的待加工的加工基板或带基板的零件，并放置在位于工位二的工作平台上；(2)模块化加工系统的工作平台运行到工位一，通过加工主轴上的位移传感器检测基板的平面度，并通过工作平台上的调平电机对基板进行调平；(3)安装在加工主轴上的工作部件进行工作；工作完毕后，模块化加工系统的工作平台运行到工位二；(4)上下料机器人运行到上下料工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化增减材制造装置，其特征在于：所述模块化增减材制造装置包括：模块化运输系统、模块化加工系统；/n所述模块化运输系统、模块化加工系统均包括：运输导轨模块和工作平台，所述工作平台能够沿运输导轨模块进行移动；多个运输导轨模块能够依次连接成一体；/n所述模块化运输系统还包括上下料机器人，所述上下料机器人安装在所述模块化运输系统中的工作平台上；/n所述模块化加工系统还包括三坐标直线导轨模块，所述三坐标直线导轨模块设置在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的一端的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化增减材制造装置，其特征在于：所述模块化增减材制造装置包括：模块化运输系统、模块化加工系统；
所述模块化运输系统、模块化加工系统均包括：运输导轨模块和工作平台，所述工作平台能够沿运输导轨模块进行移动；多个运输导轨模块能够依次连接成一体；
所述模块化运输系统还包括上下料机器人，所述上下料机器人安装在所述模块化运输系统中的工作平台上；
所述模块化加工系统还包括三坐标直线导轨模块，所述三坐标直线导轨模块设置在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的一端的上方。


2.根据权利要求1所述的模块化增减材制造装置，其特征在于：所述运输导轨模块包括两个平行的导轨，在每个导轨上安装有滑块；
在两个导轨之间安装有底板；在所述底板上设置有与所述导轨长度相同且平行的传动齿条和拖链；
在两个导轨的一端、底板的一端均设有凸块，在两个导轨的另一端、底板的另一端均设有凹槽；所述传动齿条、拖链从凹槽的底端一直延伸到凸块的前端；
一个运输导轨模块上的导轨上的凸块、底板上的凸块能够分别插入到另一个运输导轨模块上的导轨上的凹槽、底板上的凹槽中，将两个运输导轨模块连接成一体，同时两个运输导轨模块上的传动齿条、拖链也能够分别连接成一体。


3.根据权利要求2所述的模块化增减材制造装置，其特征在于：所述工作平台的下端面的两侧分别安装在两个所述滑块上；
在所述工作平台的下端面的中部安装有传动电机、直角减速器和传动齿轮；
所述传动齿轮的中心轴线垂直于水平面，并且能够与所述齿条咬合；
传动电机带动传动齿轮旋转时，传动齿轮沿齿条进行移动，从而带动工作平台沿导轨移动；
在所述模块化运输系统中的工作平台的上端面上固定安装有多个定位销；
在加工基板的下端面上开有多个定位销安装孔，工作平台上的定位销能够分别插入到加工基板上的定位销安装孔内；
在所述模块化运输系统中的工作平台上固定安装有多个调平电机；所述调平电机的输出轴直接顶住所述加工基板的下端面。


4.根据权利要求1所述的模块化增减材制造装置，其特征在于：所述的坐标直线导轨模块包括X轴直线导轨、Y轴直线导轨、Z轴直线导轨；
在所述模块化加工系统中的运输导轨模块的两侧分别设置有与水平面垂直的多个立柱；在每一侧的立柱的上端设置有一个Y轴直线导轨，两侧的Y轴直线导轨均与所述模块化加工系统中的运输导轨模块的导轨平行；
所述X轴直线导轨的两端分别安装在两侧的Y轴直线导轨上，并能够沿Y轴直线导轨移动；
所述Z轴直线导轨安装在所述X轴直线导轨上，并能够沿X轴直线导轨移动；
在所述Z轴直线导轨上设置有加工主轴，所述加工主轴能够沿Z轴直线导轨进行垂直于水平面方向的移动；在所述加工主轴的一侧安装有位移传感器。


5.根据权利要求4所述的模块化增减材制造装置，其特征在于：在所述模块化运输系统的运输导轨模块上设有一个上下料工位；在所述上下料工位的两侧分别安装有一个上下料工位位置传感器；
两个上下料工位位置传感器设置在一个导轨的同一侧；
在所述模块化加工系统的运输导轨模块上设有工位一和工位二；
所述工位一位于所述三坐标直线导轨模块的正下方；在所述工位一的两侧分别安装有一个工位一位置传感器，两个工位一位置传感器设置在一个导轨的同一侧；
所述工位二位于所述工位一的正前方；在所述工位二的两侧分别安装有一个工位二位置传感器，两个工位二位置传感器设置在一个导轨的同一侧；
所述上下料工位、工位一、工位二的尺寸均相同。


6.根据权利要求5所述的模块化增减材制造装置，其特征在于：所述模块化增减材制造装置包括储料装置、工作部件；
所述模块化运输系统安装在所述模块化加工系统的正前方，所述模块化运输系统中的导轨与所述模块化加工系统中的导轨是垂直设置的；
所述上下料工位位于工位二的正前方；
所述储料装置设置在模块化运输系统的正前方；
所述工作部件安装在所述加工主轴上；所述工作部件为增材装置、减材装置或者检测装置。


7.一种增减材制造单元，其特征在于：所述增减材制造单元包括三个如权利要求1-6任一项所述的模块化增减材制造装置；
在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瀚宁，苏卫星，何茂伟，王正方，朱显著，朱广为，
申请(专利权)人：天津斯沃姆科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12