一种增减材双工位同步加工复杂曲面的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，包括龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作平台；复合工作平台包括平移平台组件和位于平移平台组件上的旋转平台组件，旋转平台组件的旋转工作台安装于第一底座上且相对于第一底座可旋转；平移平台组件的平移工作台安装于第二底座上方且相对于第二底座可平移，龙门吊横梁下方的旋转横梁相对于龙门吊横梁可水平移动；旋转横梁下方的联动横梁相对于旋转横梁可旋转运动，增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部且相对于联动横梁可水平移动。本发明专利技术结构紧凑，加工方式多样且灵活。灵活。灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种增减材双工位同步加工复杂曲面的方法及装置


[0001]本专利技术涉及领域桌面型激光增/减材加工设备领域，尤其涉及一种增减材双工位同步加工复杂曲面的方法及装置。

技术介绍

[0002]随着我国经济体系的快速发展，作为代表机械工业(从日常生活到航空、航天、航海及国防事业)发展重要基础的回转体类零构件的使用量逐年递增。从具体加工技术及方法角度来说：
⑴
减材加工的精度较高，但耗能、耗时、耗材程度同样较高，且在薄壁件加工时的成品率较低；
⑵
等材加工的效率较高、能耗较低、原材料的损耗也较少，但其毛坯件制备过程复杂、模具的设计制造成本较高，且难以满足特殊结构的小批量定制化服务要求；
⑶
增材制造技术可满足零构件加工的大量特殊要求，且可完成复杂结构的高效成形，但加工精度和加工表面质量问题仍难以解决。因此，增/减材复合制造技术应运而生，以期实现复杂回转体零构件成形过程的高效率、高精度、低损耗、低成本、高柔性化等综合性需求。
[0003]现有的桌面型增/减材复合制造装备，常将增材与减材加工划分成两个较独立环节。虽然可减少零部件装夹次数、缩短加工流程、提高加工精度与效率，还在一定程度上避免了增材与减材两个加工工序之间的干涉问题。但是，这会造成装备的整体尺寸偏大，加工总耗能与总耗时中的较高比例均损失在工位往复转换环节，同时也难以实现轴向尺寸较大的零构件内壁，以及回转体半径具非线性变化特征的复杂零构件内外壁表面的精密加工。
[0004]在增/减材复合加工过程中，工作台只能实现平移或者旋转运动，在加工特殊变化直径的回转体零件时操作复杂，加工效率低。另一方面，在切削或磨削时会产生大量的细小的废屑。如果包含多工位复合制造设备的复杂传动系统中未进行针对性的密封设计，大量废屑极易伴随润滑油吸附、堆积、堵塞在传动件间的啮合部位，造成严重磨损，导致传动及加工精度下降、关键精密零配件与装备整体的服役寿命缩短、维修维护费用增大，严重时工作台甚至会出现咬死的现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种增减材双工位同步加工复杂曲面的方法及装置，该装置结构紧凑、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。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，包括龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作平台；复合工作平台包括旋转平台组件和平移平台组件，旋转平台组件包括第一底座、第二旋转驱动机构和旋转工作台，旋转工作台安装于第一底座上，第二旋转驱动机构用于驱动旋转工作台相对于第一底座旋转；平移平台组件包括第二底座、平移驱动机构和平移工作台，平移工作台安装于第二底座上方，平移驱动机构用于驱动平移工作台相对
于第二底座平移，旋转平台组件位于平移工作台上，平移工作台平移时带动旋转平台组件平移；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平台上方，龙门吊立柱位于龙门吊横梁两端且固定于第二底座上，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，旋转横梁内设有第一旋转驱动机构，联动横梁在第一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。
[0008]作为对上述技术方案的进一步改进：
[0009]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；
[0010]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第一旋转驱动电机，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，所述第一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。
[0011]所述悬挂架包括悬挂支撑部，在悬挂支撑部上、下表面分别设有上支撑圆台部和下支撑圆台部，所述联动横梁固定于下支撑圆台部底部，所述圆盘锥齿轮的内孔套设于上支撑圆台部外并固定，所述悬挂支撑部放置于悬挂固定环上，所述悬挂支撑部外壁通过滚动轴承与旋转腔内壁配合。
[0012]所述平移驱动机构包括固定于第二底座下部的第二伺服电机和X向滚珠丝杠，所述平移工作台包括平板和位于平板下方的连接板，第二底座设有供连接板穿过的X向条形孔，连接板的下部与X向滚珠丝杠连接，第二伺服电机驱动X向滚珠丝杠带动连接板沿X向移动，X向滚珠丝杠与X向条形孔错位设置。
[0013]所述第二旋转驱动机构包括连接轴承和第二旋转驱动电机，所述第一底座的上表面开设有回转孔，所述回转孔周向外侧设有圆凸台；
[0014]所述旋转工作台包括上圆台盖和垂直连接于上圆台盖下方的下回转杆，所述上圆台盖盖设于圆凸台上，所述下回转杆插入回转孔内，所述连接轴承内圈套设于下回转杆外壁，所述连接轴承外圈与回转孔侧壁连接配合，所述第二旋转驱动电机驱动下回转杆旋转以带动上圆台盖旋转。
[0015]所述上圆台盖下底面周向设有上半槽，所述圆凸台上表面周向设有下半槽，所述上半槽和下半槽相配合组成滑动轨道，所述滑动轨道内设有多个滑动滚珠。
[0016]所述磨削减材模块包括砂轮立柱，位于砂轮立柱外且用于磨削工件的小砂轮，以及位于砂轮立柱内的砂轮电机、砂轮摆动轴和砂轮摆动柱，所述砂轮电机驱动水平设置的砂轮摆动轴转动以带动小砂轮摆动，所述砂轮摆动柱上下两端分别与砂轮摆动轴、小砂轮连接。
[0017]所述增减材双工位同步加工装置还包括横梁驱动结构，横梁驱动结构安装于龙门吊立柱内且用于驱动龙门吊横梁上下移动。
[0018]所述磨削减材模块包括砂轮立柱，位于砂轮立柱外且用于磨削工件的小砂轮，以
及位于砂轮立柱内的砂轮电机、砂轮摆动轴和砂轮摆动柱，所述砂轮电机驱动水平设置的砂轮摆动轴转动以带动小砂轮摆动，所述砂轮摆动柱上下两端分别与砂轮摆动轴、小砂轮连接。
[0019]所述磨削减材模块还包括两互相啮合传动的圆锥齿轮，其中一圆锥齿轮固定于砂轮摆动轴上，所述砂轮电机驱动其中一圆锥齿轮转动带动砂轮摆动轴转动。
[0020]所述砂轮立柱底部开设有楔形槽。
[0021]所述磨削减材模块和龙门吊横梁可拆卸连接。
[0022]所述砂轮摆动轴两端固定在砂轮立柱内侧壁上。
[0023]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种根据前述复杂曲面零构件的增减材双工位同步加工复杂曲面的装置的加工方法，包括以下步骤：
[0024]将工件放置于旋转工作台上，开启增材模块发射激光在工件表面产生熔池，送料机构将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，其特征在于：包括龙门吊(4)、增材模块(7)、磨削减材模块(8)、复合工作平台；复合工作平台包括旋转平台组件和平移平台组件，旋转平台组件包括第一底座(1)、第二旋转驱动机构(11)和旋转工作台(5)，旋转工作台(5)安装于第一底座(1)上，第二旋转驱动机构(11)用于驱动旋转工作台(5)相对于第一底座(1)旋转；平移平台组件包括第二底座(3)、平移驱动机构(6)和平移工作台(20)，平移工作台(20)安装于第二底座(3)上方，平移驱动机构(6)用于驱动平移工作台(20)相对于第二底座(3)平移，旋转平台组件位于平移工作台(20)上，平移工作台(20)平移时带动旋转平台组件平移；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)位于复合工作平台上方，龙门吊立柱(42)位于龙门吊横梁(41)两端且固定于第二底座(3)上，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)内设有第一旋转驱动机构，联动横梁(9)在第一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。2.根据权利要求1所述的增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，其特征在于：所述旋转横梁(90)开设有贯通旋转横梁(90)上下表面的旋转腔(901)和与旋转腔(901)相连通的固定腔(902)，所述旋转腔(901)底部周向水平设有悬挂固定环(903)；所述旋转驱动机构包括位于旋转腔(901)内的圆盘锥齿轮(22)、主动圆锥齿轮(24)、悬挂架(27)和滚动轴承(28)，以及位于固定腔(902)内的第一旋转驱动电机(25)，所述悬挂架(27)放置于悬挂固定环(903)上，所述悬挂架(27)外壁通过滚动轴承(28)与旋转腔(901)内壁配合连接，所述圆盘锥齿轮(22)固定于悬挂架(27)上并与主动圆锥齿轮(24)相配合，所述第一旋转驱动电机(25)驱动主动圆锥齿轮(24)旋转带动悬挂架(27)旋转，所述联动横梁(9)固定于悬挂架(27)下部。3.根据权利要求2所述的增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，其特征在于：所述悬挂架(27)包括悬挂支撑部(271)，在悬挂支撑部(271)上、下表面分别设有上支撑圆台部(272)和下支撑圆台部(273)，所述联动横梁(9)固定于下支撑圆台部(273)底部，所述圆盘锥齿轮(22)的内孔套设于上支撑圆台部(272)外并固定，所述悬挂支撑部(271)放置于悬挂固定环(903)上，所述悬挂支撑部(271)外壁通过滚动轴承(28)与旋转腔(901)内壁配合。4.根据权利要求1所述的增减材双工位同步加工复杂曲面的装置，其特征在于：所述平移驱动机构(6)包括固定于第二底座(3)下部的第二伺服电机(61)和X向滚珠丝杠(64)，所述平移工作台(20)包括平板(201)和位于平板(201)下方的连接板(202)，第二底座(3)设有供连接板(202)穿过的X向条形孔(301)，连接板(202)的下部与X向滚珠丝杠(64)连接，第二伺服电机(61)驱动...

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