一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置，包括固定底座、第一立柱、龙门吊、工作台、第一连接件；龙门吊包括龙门吊横梁位于龙门吊横梁两端的龙门吊立柱，龙门吊立柱、第一立柱安装于固定底座上，工作台间隔设置于固定底座上方；至少两个第一立柱分别设置在工作台端部外侧，第一立柱通过第一连接件与工作台的端部连接；第一驱动机构、第二驱动机构分别用于驱动龙门吊横梁、驱动工作台倾斜；第三驱动机构用于驱动增材模块和磨削减材模块相对于龙门吊横梁同步水平移动，本发明专利技术具有结构紧凑等优点。结构紧凑等优点。结构紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置及方法


[0001]本专利技术涉及桌面型激光加工设备领域，尤其涉及一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置及方法。

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，在高性能复杂零部件加工方面，也相应提出了定制化、高精度、高效率、低成本、低能耗以及集成化和一体化等诸多要求。这给增/减材复合制造技术提供了广阔的发展平台和技术改进空间。
[0004]为了进一步提高增材成形零部件的加工精度和表面质量，增/减材复合制造设备的减材过程中需设置磨削加工环节。并且，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，较大比例的高性能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。所以当工件原料采用金属材料时，缺乏激光增材过程中惰性气体的保护将容易导致金属材料发生氧化，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。另外在磨削减材加工时，飞溅的金属材料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增材加工装备，往往仅针对某一特定或指定材料的成形制造，缺乏对复合材料零件的考虑。特别是减材加工环节，其实是极具多样性和多元化综合发展的。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，而其减材功能却并不齐全，因而在特殊工况下减材加工柔性较低。尤其是零件呈不规则形状且高度不一致时，无法同步进行增减材加工，需要将增材加工和减材加工分开进行，增加了重复定位的时间和工序，生产效率低。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，提供一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置及方法，该装置结构紧凑、加工方式多样且灵活可变，布局合理可实现增/减材多工位快速成型互不干涉，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]一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置，包括固定底座、第一立柱、龙门吊、工作台、第一连接件、增材模块、磨削减材模块、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第四驱动机构；所述龙门吊包括龙门吊横梁位于龙门吊横梁两端的龙门吊立柱，所述龙门吊立柱、第一立柱安装于固定底座上，所述工作台间隔设置于固定底座上方，增材模块和磨削减材模块设置于龙门吊横梁下方；至少两个所述第一立柱分别设置在工作台两端部外侧，所述第一立柱通过第一连接件与工作台的端部连接；所述第一驱动机构位于龙门吊立柱内且用于驱动龙门吊横梁上下移动；所述第二驱动机构位于第一立柱内且用于驱动工作台端部上下移动，工作台不同端部向上或向下移动的位移不相等，使工作台倾斜；所述第三驱动机构位于龙门吊横梁内且用于驱动增材模块和磨削减材模块相对于龙门吊横梁同步水平移动，所述增材模块和磨削减材模块分别对工作台上的零件进行增材加工和减材加工；所述第四驱动机构位于固定底座内且用于驱动龙门吊立柱相对于固定底座水平移动，龙门吊立柱水平移动的方向与增材模块或磨削减材模块水平移动的方向垂直。
[0009]作为对上述技术方案的进一步改进：
[0010]所述第一连接件包括球销座、球头销、连接杆，所述球销座一端与工作台一端部连接，另一端与球头销连接配合，所述连接杆套设于球头销外，所述第二驱动机构与连接杆连接。
[0011]所述工作台至少两端部设有延伸杆，所述延伸杆与球销座连接。
[0012]所述第二驱动机构包括第二电机、第二支撑座、第二滚珠丝杠和第二丝杠连接件，所述第二滚珠丝杠竖直设置，所述第二电机用于驱动第二滚珠丝杠旋转，所述第二支撑座支撑在第二滚珠丝杠两端，所述第二丝杠连接件套设在第二滚珠丝杠外，所述第二丝杠连接件自第一立柱内延伸至第一立柱外并与第一连接件连接。
[0013]所述第二丝杠连接件与连接杆铰接。
[0014]所述第一驱动机构包括第一电机、第一支撑座、第一滚珠丝杠、第一丝杠连接件，所述第一滚珠丝杠竖直设置，所述第一电机用于驱动第一滚珠丝杠旋转，所述第一支撑座支撑在第一滚珠丝杠端部，所述第一丝杠连接件套设在第一滚珠丝杠外，所述第一丝杠连接件自龙门吊立柱内延伸至龙门吊立柱外并与龙门吊横梁端部连接。
[0015]所述第三驱动机构包括第三电机、第三支撑座、第三滚珠丝杠、第三丝杠螺母和联轴器，两个旋转方向相反的第三滚珠丝杠水平设置并且通过联轴器连接，所述第三电机用于驱动第三滚珠丝杠旋转，所述第三支撑座支撑在第三滚珠丝杠端部，两个所述第三丝杠螺母分别套设在第三滚珠丝杠外，所述第三丝杠螺母分别与增材模块和磨削减材模块连接。
[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铣削或磨削工件侧面的小砂轮，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]所述增材模块包括激光头、送丝头，送丝头将原料送至激光头下方熔化，所述激光头的激光发射方向垂直于工作台上表面且与送丝头的送丝方向呈夹角α，满足0＜α＜90
°
。
[0018]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。
[0019]所述砂轮立柱底部开设有楔形槽。
[0020]所述磨削减材模块还包括砂轮微调壳体、立柱接头，立柱接头上端与横梁连接，立柱接头下端通过砂轮微调壳体与砂轮立柱连接。
[0021]所述砂轮摆动轴两端固定在砂轮立柱内侧壁上。
[0022]所述砂轮立柱侧壁设有便于维修的置物口和置物门，置物门用于打开关闭置物口。
[0023]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种前述的增减材双工位快速成型装置的加工方法，包括以下步骤：
[0024]将工件放置于工作台上，开启增材模块发射激光在工件表面产生熔池，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，改变工作台上工件和增材模块、磨削减材模块的相对位置，达到预设厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴联动的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：包括固定底座(1)、第一立柱(3)、龙门吊(4)、工作台(5)、第一连接件(6)、增材模块(7)、磨削减材模块(8)、第一驱动机构(11)、第二驱动机构(12)、第三驱动机构(13)、第四驱动机构(14)；所述龙门吊(4)包括龙门吊横梁(41)位于龙门吊横梁(41)两端的龙门吊立柱(42)，所述龙门吊立柱(42)、第一立柱(3)安装于固定底座(1)上，所述工作台(5)间隔设置于固定底座(1)上方，所述增材模块(7)和磨削减材模块(8)设置于龙门吊横梁(41)下方；至少两个所述第一立柱(3)分别设置在工作台(5)两端部外侧，所述第一立柱(3)通过第一连接件(6)与工作台(5)的端部连接；所述第一驱动机构(11)位于龙门吊立柱(42)内且用于驱动龙门吊横梁(41)上下移动；所述第二驱动机构(12)位于第一立柱(3)内且用于驱动工作台(5)端部上下移动，工作台(5)不同端部向上或向下移动的位移不相等，使工作台(5)倾斜；所述第三驱动机构(13)位于龙门吊横梁(41)内且用于驱动增材模块(7)和磨削减材模块(8)相对于龙门吊横梁(41)同步水平移动，所述增材模块(7)和磨削减材模块(8)分别对工作台(5)上的零件进行增材加工和减材加工；所述第四驱动机构(14)位于固定底座(1)内且用于驱动龙门吊立柱(42)相对于固定底座(1)水平移动，所述龙门吊立柱(42)水平移动的方向与增材模块(7)或磨削减材模块(8)水平移动的方向垂直。2.根据权利要求1所述的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：所述第一连接件(6)包括球销座(61)、球头销(62)、连接杆(63)，所述球销座(61)一端与工作台(5)一端部连接，另一端与球头销(62)连接配合，所述连接杆(63)套设于球头销(62)外，所述第二驱动机构(12)与连接杆(63)连接。3.根据权利要求2所述的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：所述工作台(5)至少两端部设有延伸杆(51)，所述延伸杆(51)与球销座(61)连接。4.根据权利要求2所述的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：所述第二驱动机构(12)包括第二电机(121)、第二支撑座(122)、第二滚珠丝杠(123)和第二丝杠连接件(124)，所述第二滚珠丝杠(123)竖直设置，所述第二电机(121)用于驱动第二滚珠丝杠(123)旋转，所述第二支撑座(122)支撑在第二滚珠丝杠(123)两端，所述第二丝杠连接件(124)套设在第二滚珠丝杠(123)外，所述第二丝杠连接件(124)自第一立柱(3)内延伸至第一立柱(3)外并与第一连接件(6)连接。5.根据权利要求4所述的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：所述第二丝杠连接件(124)与连接杆(63)铰接。6.根据权利要求1至5中任一项所述的增减材双工位快速成型装置，其特征在于：所述第一驱动机构(11)包括第一电机(111)、第一支撑座(112)、第一滚珠丝杠(113)、第一丝杠连接件(114)，所述第一滚珠丝杠(...

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