一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作台，龙门吊包括龙门吊横梁和龙门吊立柱，在龙门吊横梁下方设有旋转横梁，龙门吊横梁内设有第一水平驱动机构，旋转横梁在第一水平驱动机构的驱动下相对于龙门吊横梁水平移动；在旋转横梁下方设有联动横梁，旋转横梁内设有旋转驱动机构，联动横梁在旋转驱动机构的驱动下旋转运动，增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部，联动横梁内设有第二水平驱动机构，第二水平驱动机构驱动增材模块和磨削减材模块水平移动。本发明专利技术能实现横截面可变的零构件的一次性增减材加工。工。工。

【技术实现步骤摘要】
一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法及装置


[0001]本专利技术涉及桌面型激光加工装置领域，尤其涉及一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法及装置。

技术介绍

[0002]传统激光加工设备中，先进行增材加工，再进行减材加工，增减材加工并不能在同时完成，需要重新进行上下料操作和重新定位，虽然目前有部分增减材复合设备，但是各工位之间存在干涉问题，导致增减材复合设备具有一定的局限性。
[0003]随着我国制造业的快速发展，新型机械装备的定制化需求与日俱增，各类零部件的结构一体化及结构复杂化程度不断提高，同时，在零部件加工方面也相应提出了高精度、高效率、低成本、低能耗以及集成化和一体化等要求。这给增/减材复合制造技术提供了广阔发展平台。
[0004]为了进一步提高零件的加工精度和表面加工质量，增/减材复合制造设备的减材模块中需设置磨削加工环节。然而，磨削加工时将会产生大量的磨屑，在传动系统密封性能不足的情况下，设备的滚珠丝杠、导杆等关键传动部件容易堆积磨屑而被严重磨损(此时磨屑充当磨粒的作用)，严重影响设备后续的工作精度及设备传动系统的使用寿命。
[0005]现有的桌面型增/减复合制造设备缺乏对激光增材过程中惰性气体起保护作用的考虑。目前，较大比例的关键复杂零部件均由金属材料制成，而金属材料在激光增材快速成形的过程中对特定气体环境的防氧化要求相对较高，缺乏对激光增材过程中惰性气体保护将导致当工件原料采用金属材料时，金属材料容易发生氧化，从而影响金属材料的成形质量，因此适用范围窄，不适用金属材料加工。在磨削减材加工时，飞溅的金属材料又会产生对操作人员的安全隐患。现有的增/减材复合制造设备的増材加工往往只针对某一种材料的成形，缺乏对复合材料零件的考虑。特别是减材加工环节其实是多样性和多元化的。通常，减材加工部分往往只针对材料成型过程中某一个面的切削(以铣削为主)加工。对于部分复杂零件，在对其增/减材加工后还需进一步磨削，其减材功能并不齐全。因而在特殊工况下减材加工柔性较低。综上所述，目前增/减材复合制造技术与装备设计仍存在较多缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法及装置，本专利技术结构紧凑、尺寸大小适中便于移动，加工方式多样且灵活可变，布局合理可实现增/减材多工位同步加工而互不干涉，充分考虑了传动系统运行全过程以及增/减材加工全过程的可靠性与安全性问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法，包括以下步骤：将工件放置于复合工作台上，开启增材模块发射激光在工件表面产生熔池，送丝模块将原料送至增材
模块下并在激光的作用下于熔池处熔化并固化在工件上，开启磨削减材模块同步对固化后的工件侧面进行减材加工，改变复合工作台上工件和增材模块或磨削减材模块的相对位置，达到预设厚度层后，向上移动增材模块，开始下一厚度层的增材加工；
[0009]所述改变复合工作台上工件和增材模块或磨削减材模块的相对位置包括以下一种或多种方式：
[0010]A、水平移动复合工作台；
[0011]B、开启旋转横梁内的旋转驱动机构驱动联动横梁旋转，联动横梁带动增材模块和磨削减材模块同步旋转；
[0012]C、开启联动横梁内第二水平驱动机构驱动增材模块和/或磨削减材模块水平移动；
[0013]D、开启龙门吊横梁内第一水平驱动机构驱动旋转横梁水平移动；
[0014]所述减材加工具体包括：旋转磨削减材模块的小砂轮至与工件侧面贴合对工件进行侧面磨削。
[0015]作为对上述技术方案的进一步改进：
[0016]所述复合工作台包括下工作台和与下工作台联动的上工作台，所述水平移动复合工作台的具体步骤包括：
[0017]开启第二底部驱动机构的第二伺服电机驱动X向滚珠丝杠带动下工作台沿X向移动；和/或
[0018]开启第一底部驱动机构的第一伺服电机驱动Y向滚珠丝杠带动上工作台沿Y向移动。
[0019]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作台，龙门吊包括龙门吊横梁和龙门吊立柱，龙门吊横梁位于复合工作台上方，龙门吊立柱位于龙门吊横梁两端且固定于固定底座上，所述增材模块和磨削减材模块分别对复合工作台上的工件进行增材加工和减材加工；在龙门吊横梁下方设有旋转横梁，龙门吊横梁内设有第一水平驱动机构，旋转横梁在第一水平驱动机构的驱动下相对于龙门吊横梁水平移动；在旋转横梁下方设有联动横梁，旋转横梁内设有旋转驱动机构，联动横梁在旋转驱动机构的驱动下旋转运动，增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部，联动横梁内设有第二水平驱动机构，第二水平驱动机构驱动增材模块和磨削减材模块水平移动。
[0020]作为对上述技术方案的进一步改进：
[0021]所述复合工作台包括上工作台和下工作台，所述下工作台连接于上工作台的下方且所述上工作台相对于下工作台可水平移动，所述下工作台相对于固定底座可水平移动。
[0022]所述固定底座包括上底座，所述上底座下部设有第一底部驱动机构和第二底部驱动机构，所述第一底部驱动机构和第二底部驱动机构分别用于驱动下工作台和上工作台水平移动，下工作台和上工作台水平移动方向垂直。
[0023]所述第一底部驱动机构包括第二伺服电机和X向滚珠丝杠；所述下工作台包括下平板和位于下平板下方的多个连接板，所述上底座设有供连接板穿过的条形孔，所述连接板的下部与X向滚珠丝杠连接，其中一所述X向滚珠丝杠由第二伺服电机驱动，连接板下部的X向滚珠丝杠与连接板相对应的条形孔错位设置；
[0024]所述上工作台包括上平板和位于上平板下方的下滑块，所述下平板上部开设有导向槽，所述下滑块与导向槽滑动配合。
[0025]所述龙门吊立柱内设有横梁驱动机构，所述横梁驱动机构用于驱动龙门吊横梁上下移动；
[0026]所述横梁驱动机构包括驱动电机和多个Z向滚珠丝杠、丝杠连接件，其中一所述Z向滚珠丝杠由驱动电机驱动旋转，所述丝杠连接件一端与龙门吊横梁连接固定，另一端与Z向滚珠丝杠套接并由Z向滚珠丝杠带动沿Z向运动，所述Z向滚珠丝杠两端设有用于将Z向滚珠丝杠固定在龙门吊立柱内的滚珠丝杠支撑座。
[0027]所述旋转横梁开设有贯通旋转横梁上下表面的旋转腔和与旋转腔相连通的固定腔，所述旋转腔底部周向水平设有悬挂固定环；
[0028]所述旋转驱动机构包括位于旋转腔内的圆盘锥齿轮、主动圆锥齿轮、悬挂架和滚动轴承，以及位于固定腔内的旋转驱动电机，所述悬挂架放置于悬挂固定环上，所述悬挂架外壁通过滚动轴承与旋转腔内壁配合连接，所述圆盘锥齿轮固定于悬挂架上并与主动圆锥齿轮相配合，所述旋转驱动电机驱动主动圆锥齿轮旋转带动悬挂架旋转，所述联动横梁固定于悬挂架下部。
[0029]所述悬挂架包括悬挂支撑部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工方法，其特征在于：包括以下步骤：将工件放置于复合工作台上，开启增材模块(7)发射激光在工件表面产生熔池，送丝模块(23)将原料送至增材模块(7)下并在激光的作用下于熔池处熔化并固化在工件上，开启磨削减材模块(8)同步对固化后的工件侧面进行减材加工，改变复合工作台上工件和增材模块(7)或磨削减材模块(8)的相对位置，达到预设厚度层后，向上移动增材模块(7)，开始下一厚度层的增材加工；所述改变复合工作台上工件和增材模块(7)或磨削减材模块(8)的相对位置包括以下一种或多种方式：A、水平移动复合工作台；B、开启旋转横梁(90)内的旋转驱动机构驱动联动横梁(9)旋转，联动横梁(9)带动增材模块(7)和磨削减材模块(8)同步旋转；C、开启联动横梁(9)内第二水平驱动机构驱动增材模块(7)和/或磨削减材模块(8)水平移动；D、开启龙门吊横梁(41)内第一水平驱动机构(43)驱动旋转横梁(90)水平移动；所述减材加工具体包括：旋转磨削减材模块(8)的小砂轮(81)至与工件侧面贴合对工件进行侧面磨削。2.根据权利要求1所述的增减材双工位同步加工方法，其特征在于：所述复合工作台包括下工作台(6)和与下工作台(6)联动的上工作台(5)，所述水平移动复合工作台的具体步骤包括：开启第二底部驱动机构的第二伺服电机(17)驱动X向滚珠丝杠(18)带动下工作台(6)沿X向移动；和/或开启第一底部驱动机构的第一伺服电机(15)驱动Y向滚珠丝杠(16)带动上工作台(5)沿Y向移动。3.一种空间非对称构件的增减材双工位同步加工装置，其特征在于：包括固定底座(1)、龙门吊(4)、增材模块(7)、磨削减材模块(8)、复合工作台，龙门吊(4)包括龙门吊横梁(41)和龙门吊立柱(42)，龙门吊横梁(41)位于复合工作台上方，龙门吊立柱(42)位于龙门吊横梁(41)两端且固定于固定底座(1)上，所述增材模块(7)和磨削减材模块(8)分别对复合工作台上的工件进行增材加工和减材加工；在龙门吊横梁(41)下方设有旋转横梁(90)，龙门吊横梁(41)内设有第一水平驱动机构(43)，旋转横梁(90)在第一水平驱动机构(43)的驱动下相对于龙门吊横梁(41)水平移动；在旋转横梁(90)下方设有联动横梁(9)，旋转横梁(90)内设有旋转驱动机构，联动横梁(9)在旋转驱动机构的驱动下旋转运动，增材模块(7)和磨削减材模块(8)安装于联动横梁(9)下部，联动横梁(9)内设有第二水平驱动机构，第二水平驱动机构驱动增材模块(7)和磨削减材模块(8)水平移动。4.根据权利要求3所述的增减材双工位同步加工装置，其特征在于：所述复合工作台包括上工作台(5)和下工作台(6)，所述下工作台(6)连接于上工作台(5)的下方且所述上工作台(5)相对于下工作台(6)可水平移动，所述下工作台(6)相对于固定底座(1)可水平移动。5.根据权利要求4所述的增减材双工位同步加工装置，其特征在于：所述固定底座(1)包括上底座(101)，所述上底座(101)下部设有第一底部驱动机构和第二底部驱动机构，所
述第一底部驱动机构和第二底部驱动机构分别用于驱动下工作台(6)和上工作台(5)水平移动，下工作台(6)和上工作台(5)水平移动方向垂直。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖罡，仪传明，杨钦文，高彬，戴璐祎，
申请(专利权)人：江西应用科技学院，
类型：发明
国别省市：