一种空间曲面的近净成形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曲面的近净成形装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合移动台、激光减材模块、固定支撑座等，固定底座的上底座相对于内底座可旋转，龙门吊立柱固定于上底座上，复合移动台和固定底座设置于内底座处；龙门吊横梁下方设有相对于龙门吊横梁可旋转的联动横梁；增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部并相对于联动横梁可水平移动；复合移动台的上移动台和下移动台相对于内底座可水平移动，第一立柱固定于上移动台上且工作台相对于第一立柱可倾斜。本发明专利技术具有结构紧凑等优点。明具有结构紧凑等优点。明具有结构紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种空间曲面的近净成形方法及装置


[0001]本专利技术涉及桌面型激光加工设备领域，尤其涉及一种空间曲面的近净成形方法及装置。

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。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，提供一种空间曲面的近净成形方法及装置，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。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种空间曲面的近净成形装置，包括固定底座、龙门吊、第一立柱、增材模块、磨削减材模块、激光减材模块、复合移动台、工作台、第一连接件，龙门吊包括龙门吊横梁和龙门
吊立柱，所述龙门吊横梁位于复合移动台上方，所述龙门吊立柱位于龙门吊横梁两端，所述增材模块、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；所述激光减材模块连接于龙门吊横梁下方且用于对工作台上的零件侧面进行减材加工；所述固定底座包括内底座、上底座和下底座，所述内底座、上底座位于下底座上，所述上底座套设于内底座外侧，所述固定底座内设有第六驱动机构，所述上底座在第六驱动机构的驱动下相对于内底座旋转，所述龙门吊立柱固定于上底座上，所述复合移动台设置于内底座处；所述装置还包括位于龙门吊横梁下方的联动横梁和位于龙门吊横梁内的第三驱动机构，所述联动横梁在第三驱动机构的带动下相对于龙门吊横梁旋转；所述联动横梁内设有第四驱动机构，所述增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部并在第四驱动机构的驱动下相对于联动横梁同步水平移动；所述复合移动台包括上移动台和下移动台，所述下移动台连接于上移动台的下方，所述内底座内设有第一驱动机构和第二驱动机构，所述上移动台和下移动台分别在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下水平移动，所述上移动台和下移动台的水平移动方向垂直；工作台至少两个端部外侧分别设有所述第一立柱，所述第一立柱固定于上移动台上；所述第一立柱内设有用于驱动工作台端部上下移动的第七驱动机构，所述第七驱动机构通过第一连接件与工作台的端部连接，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。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进：
[0010]所述龙门吊横梁包括横梁壳体，所述横梁壳体开设有贯通横梁壳体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；所述第三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三驱动电机，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，所述第三驱动电机驱动主动圆锥齿轮旋转带动悬挂架旋转，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，在所述悬挂支撑部上、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，实现了悬挂架的转动。
[0012]所述第二驱动机构包括固定于内底座下部的第二伺服电机和至少一个X向滚珠丝杠，所述下移动台包括下平板和位于下平板下方的多个连接板，所述内底座设有供连接板穿过的X向条形孔，所述连接板的下部与X向滚珠丝杠连接，至少一个所述X向滚珠丝杠由第二伺服电机驱动，所述连接板下部的X向滚珠丝杠与连接板相对应的X向条形孔错位设置。
[0013]所述下底座包括内凸台和与内凸台间隔设置的外凸缘，所述外凸缘与内凸台之间的空间为容纳空间，在所述上底座底部内侧设有内齿轮，所述内齿轮和第六驱动机构位于容纳空间内，所述第六驱动机构包括第六驱动电机和连接于第六驱动电机输出端的第六驱动齿轮，所述第六驱动齿轮和内齿轮啮合传动。
[0014]所述装置还包括伸缩杆、伸缩杆固定块，所述伸缩杆固定块相对设置于内底座两侧，所述上移动台通过伸缩杆与伸缩杆固定块上部连接；所述第一驱动机构包括第一伺服电机和Y向滚珠丝杠，内底座开设有供伸缩杆固定块穿过的Y向条形孔，所述第一伺服电机、所述Y向滚珠丝杠固定于内底座内，所述第一伺服电机用于驱动Y向滚珠丝杠转动，所述Y向
滚珠丝杠与伸缩杆固定块下部连接并带动伸缩杆固定块沿Y向移动，所述Y向滚珠丝杠与Y向条形孔错位设置。
[0015]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，所述第五驱动机构与连接杆连接。
[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]所述增材模块包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间曲面的近净成形装置，其特征在于：包括固定底座(1)、龙门吊(4)、第一立柱(13)、增材模块(7)、磨削减材模块(8)、激光减材模块(70)、复合移动台、工作台(14)、第一连接件(20)，龙门吊(4)包括龙门吊横梁(41)和龙门吊立柱(42)，所述龙门吊横梁(41)位于复合移动台上方，所述龙门吊立柱(42)位于龙门吊横梁(41)两端，所述增材模块(7)、磨削减材模块(8)分别对工作台(14)上的零件进行增材加工和减材加工；所述激光减材模块(70)连接于龙门吊横梁(41)下方且用于对工作台(14)上的零件侧面进行减材加工；所述固定底座(1)包括内底座(101)、上底座(103)和下底座(104)，所述内底座(101)、上底座(103)位于下底座(104)上，所述上底座(103)套设于内底座(101)外侧，所述固定底座(1)内设有第六驱动机构(3)，所述上底座(103)在第六驱动机构(3)的驱动下相对于内底座(101)旋转，所述龙门吊立柱(42)固定于上底座(103)上，所述复合移动台设置于内底座(101)处；所述装置还包括位于龙门吊横梁(41)下方的联动横梁(9)和位于龙门吊横梁(41)内的第三驱动机构(22)，所述联动横梁(9)在第三驱动机构(22)的带动下相对于龙门吊横梁(41)旋转；所述联动横梁(9)内设有第四驱动机构(31)，所述增材模块(7)和磨削减材模块(8)安装于联动横梁(9)下部并在第四驱动机构(31)的驱动下相对于联动横梁(9)同步水平移动；所述复合移动台包括上移动台(5)和下移动台(6)，所述下移动台(6)连接于上移动台(5)的下方，所述内底座(101)内设有第一驱动机构(15)和第二驱动机构(17)，所述上移动台(5)和下移动台(6)分别在第一驱动机构(15)和第二驱动机构(17)的驱动下水平移动，所述上移动台(5)和下移动台(6)的水平移动方向垂直；工作台(14)至少两个端部外侧分别设有所述第一立柱(13)，所述第一立柱(13)固定于上移动台(5)上；所述第一立柱(13)内设有用于驱动工作台(14)端部上下移动的第七驱动机构(19)，所述第七驱动机构(19)通过第一连接件(20)与工作台(14)的端部连接，工作台(14)不同端部向上或向下移动的位移不相等，使工作台(14)倾斜。2.根据权利要求1所述的空间曲面的近净成形装置，其特征在于：所述龙门吊横梁(41)包括横梁壳体(412)，所述横梁壳体(412)开设有贯通横梁壳体(412)上下表面的旋转腔(4121)和与旋转腔(4121)相连通的固定腔(4122)，所述旋转腔(4121)底部周向水平设有悬挂固定环(4123)；所述第三驱动机构(22)包括位于旋转腔(4121)内的圆盘锥齿轮(221)、主动圆锥齿轮(222)、悬挂架(224)和滚动轴承(225)，以及位于固定腔(4122)内的第三驱动电机(223)，所述悬挂架(224)放置于悬挂固定环(4123)上，所述悬挂架(224)外壁通过滚动轴承(225)与旋转腔(4121)内壁配合连接，所述圆盘锥齿轮(221)固定于悬挂架(224)上并与主动圆锥齿轮(222)相配合，所述第三驱动电机(223)驱动主动圆锥齿轮(222)旋转带动悬挂架(224)旋转，联动横梁(9)固定于悬挂架(224)下部。3.根据权利要求2所述的空间曲面的近净成形装置，其特征在于：所述悬挂架(224)包括悬挂支撑部(2241)，在所述悬挂支撑部(2241)上、下表面分别设有上支撑圆台部(2242)和下支撑圆台部(2243)，所述联动横梁(9)固定于下支撑圆台部(2243)底部，所述圆盘锥齿轮(221)的内孔套设于上支撑圆台部(2242)外并固定，所述悬挂支撑部(2241)放置于悬挂固定环(4123)上，所述悬挂支撑部(2241)外壁通过滚动轴承(225)与旋转腔(4121)内壁配
合，实现了悬挂架(224)的转动。4.根据权利要求1至3中任一项所述的空间曲面的近净成形装置，其特征在于：所述第二驱动机构(17)包括固定于内底座(101)下部的第二伺服电机(171)和至少一个X向滚珠丝杠(172)，所述下移动台(6)包括下平板(601)和位于下平板(601)下方的多个连接板(602)，所述内底座(101)设有供连接板(602)穿过的X向条形孔(1011)，所述连接板(602)的下部与X向滚珠丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖罡，仪传明，杨钦文，李时春，戴璐祎，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：