一种龙门式集成化增减材复合制造设备制造技术

一种龙门式集成化增减材复合制造设备，包括机床底座，机床底座上方连接有成形平台，成形平台上安装有布置在密封成形室的内部3轴龙门铣削减材装置

【技术实现步骤摘要】
一种龙门式集成化增减材复合制造设备


[0001]本专利技术属于增减材复合制造
，具体涉及一种龙门式集成化增减材复合制造设备
。

技术介绍

[0002]增减材复合制造技术是将增材制造和减材制造相结合的复合制造技术，其原理为：在同一台设备内结合增材制造模块和减材制造模块；在加工过程中，增材制造与减材制造交替进行，即在成形过程中，每完成若干层的增材制造后对已成形区域进行减材加工
。
增减材复合制造技术可以成形复杂结构精密零件，提高了加工效率与加工精度
。
[0003]针对增减材复合制造技术，有大学开发了一种选区激光熔化与铣削复合加工设备及加工方法
(
申请号：
CN201410768535.3)
，该设备集成了4轴铣削系统和四工位选区激光熔化增材制造系统，其中4轴铣削系统置于密封成形室内侧，用于切削零件的分层轮廓和内部打孔；成形室下方布置成形缸和粉缸，铺粉臂在独立导轨上滑动；设备采用链式刀库进行换刀；该设备工作原理为：扫描若干层金属粉末后，转为铣削，高速精密切削零件的分层轮廓和内部孔洞，并切去成形面的凸起部分，提高下一次激光成形的铺粉的质量
。
但是该设备存在以下缺点：其一是成形缸和粉缸布置在成形室下方，增加了成形室体积，增加了惰性气体除氧时间，降低了生产效率；其二是设备粉缸位于成形室下方，对于一些大尺寸复杂零件，会面临加工过程中为粉缸补粉的问题，该结构无法在设备的加工过程中进行补粉；其三是减材制造模块的驱动电机暴露在粉尘环境内，易使电机使用寿命降低，影响电机运动精度，从而使零件加工质量下降
。
[0004]有公司开发了一种激光粉末床熔融与3轴铣削复合的增减材复合加工设备
(
申请号
CN202022932075.7)
，该设备的增材制造装置和减材制造装置共同位于密封腔室中，减材制造装置采用动立柱式3轴铣削装置，运动副与增材制造工作区域通过防护罩隔开；增材制造装置采用选区激光熔化工艺；送粉机构采用上送粉形式，上送粉机构与成形腔之间通过防尘钣金隔开；设备工作时，在增材制造装置完成一层或几层的打印后，由控制系统控制减材制造装置对模型轮廓进行加工，随后继续进行增材制造过程，两者交替运行；但是该设备存在的缺点为：一是成形密封腔体积大，且采用防护罩将铣削机构运动副与增材制造工作区域隔开，影响气流流动，降低了惰性气体除氧效率，影响加工效率；二是送粉机构可能存在粉末堵塞情况，影响定量送粉效率
。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种龙门式集成化增减材复合制造设备，将运动机构驱动电机
、
粉仓与激光器模块布置在密封成形室外部，铺粉机构与3轴龙门铣削减材装置共用一条导轨，减小了密封成形室尺寸，加快了惰性气体除氧速度，避免了金属粉尘对驱动电机的干扰，实现了在加工过程中添加金属粉末的功能；采用具有螺旋输送结构的送粉机构与铺粉机构，避免了金属粉末堵塞传输机构的问题，又实现了
定量送粉
、
铺粉功能；采用风琴式密封机构，隔离了密封成形室与驱动电机，具备良好的运动密封性能，保证了设备的整体密封效果；该设备可以进一步提升复杂零件结构的加工精度
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种龙门式集成化增减材复合制造设备，包括机床底座1，机床底座1上方连接有成形平台4，成形平台4上安装有3轴龙门铣削减材装置
6、
送粉机构
7、
铺粉机构8与刀库
14
，3轴龙门铣削减材装置
6、
送粉机构
7、
铺粉机构8与刀库
14
均布置在密封成形室3的内部；成形平台4中部布置有成形基板5，成形基板5与成形缸2连接，成形缸2位于机床底座1内部；密封成形室3的上部设有光路系统安装板
20
，在光路系统安装板
20
上布置有由激光器
10、
扩束准直器
11、
光学镜片模块
12
与激光振镜
13
连接组成的
SLM
增材装置的光路系统，激光振镜
13
正对成形基板5；3轴龙门铣削减材装置6和刀库
14
配合实现换刀
。
[0008]在密封成形室3的顶部布置有氧传感器
21。
[0009]在密封成形室3上开有操作门
22。
[0010]在密封成形室3的侧面布置有风琴式密封机构9，成形基板5的两侧分别布置有吹气口
18
与吸烟口
19
，在增材制造过程中吹入惰性气体；在密封成形室3外部布置有
x
轴驱动电机安装座
15、
铺粉机构驱动电机安装座
16
与
y
轴驱动电机滑动支撑座
17
，用于支撑相应驱动电机
。
[0011]所述的3轴龙门铣削减材装置6使用滚珠丝杠运动副，具有
x、y、z
三个方向的自由度，
x
轴驱动电机
601、y
轴驱动电机
606
和
z
轴驱动电机
610
分别驱动
x
轴滚珠丝杠
602、y
轴滚珠丝杠
607
与
z
轴滚珠丝杠
611
转动，实现3轴铣削减材功能；安装在成形平台4两侧的
x
方向导轨
603
的
x
方向滑枕
605
和龙门架
604
连接，龙门架
604
上的
y
方向导轨
608
经
y
方向滑枕和
y
方向运动拖板
609
连接；
y
方向运动拖板
609
上的
z
方向导轨
612
经
z
方向滑枕和
z
方向运动拖板
613
连接，
z
方向运动拖板
613
上安装有电主轴
614。
[0012]x
轴驱动电机
601、y
轴驱动电机
606
布置在
x
轴驱动电机安装座
15、y
轴驱动电机滑动支撑座
17
上，
z
轴驱动电机
610
采用防尘电机；
x
轴滚珠丝杠
602
与密封成形室3接触部位设置
x
轴滚珠丝杠密封环
615。
[0013]各个方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种龙门式集成化增减材复合制造设备，包括机床底座
(1)
，其特征在于：机床底座
(1)
上方连接有成形平台
(4)
，成形平台
(4)
上安装有3轴龙门铣削减材装置
(6)、
送粉机构
(7)、
铺粉机构
(8)
与刀库
(14)
，3轴龙门铣削减材装置
(6)、
送粉机构
(7)、
铺粉机构
(8)
与刀库
(14)
均布置在密封成形室
(3)
的内部；成形平台
(4)
中部布置有成形基板
(5)
，成形基板
(5)
与成形缸
(2)
连接，成形缸
(2)
位于机床底座
(1)
内部；密封成形室
(3)
的上部设有光路系统安装板
(20)
，在光路系统安装板
(20)
上布置有由激光器
(10)、
扩束准直器
(11)、
光学镜片模块
(12)
与激光振镜
(13)
连接组成的
SLM
增材装置的光路系统，激光振镜
(13)
正对成形基板
(5)
；3轴龙门铣削减材装置
(6)
和刀库
(14)
配合实现换刀
。2.
根据权利要求1所述的设备，其特征在于：在密封成形室
(3)
的顶部布置有氧传感器
(21)
；在密封成形室
(3)
上开有操作门
(22)。3.
根据权利要求1所述的设备，其特征在于：在密封成形室
(3)
的侧面布置有风琴式密封机构
(9)
，成形基板
(5)
的两侧分别布置有吹气口
(18)
与吸烟口
(19)
，在增材制造过程中吹入惰性气体；在密封成形室
(3)
外部布置有
x
轴驱动电机安装座
(15)、
铺粉机构驱动电机安装座
(16)
与
y
轴驱动电机滑动支撑座
(17)。4.
根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述的3轴龙门铣削减材装置
(6)
使用滚珠丝杠运动副，具有
x、y、z
三个方向的自由度，
x
轴驱动电机
(601)、y
轴驱动电机
(606)
和
z
轴驱动电机
(610)
分别驱动
x
轴滚珠丝杠
(602)、y
轴滚珠丝杠
(607)
与
z
轴滚珠丝杠
(611)
转动，实现3轴铣削减材功能；安装在成形平台
(4)
两侧的
x
方向导轨
(603)
的
x
方向滑枕
(605)
和龙门架
(604)
连接，龙门架
(604)
上的
y
方向导轨
(608)
经
y
方向滑枕和
y
方向运动拖板
(609)
连接；
y
方向运动拖板
(609)
上的
z
方向导轨
(612)
经
z
方向滑枕和
z
方向运动拖板
(613)
连接，
z
方向运动拖板
(613)
上安装有电主轴
(614)。5.
根据权利要求4所述的设备，其特征在于：
x
轴驱动电机
(601)、y
轴驱动电机
(606)
布置在
x
轴驱动电机安装座
(15)、y
轴驱动电机滑动支撑座
(17)
上，
z
轴驱动电机
(610)
采用防尘电机；
x
轴滚珠丝杠
(602)
与密封成形室
(3)
接触部位设置
x
轴滚珠丝杠密封环
(615)
；各个方向的导轨与滚珠丝杠上均安装铣削机构防尘罩
(616)。6.
根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的送粉机构
(7)
采用螺旋输送形式，包括上部布置的粉仓
(701)
，粉仓
(701)
上部安装有密封盖
(702)
，粉仓
(701)
通过输送管道
(703)
和送料口
(706)
连接，送料口
(706)
与铺粉机构
(8)
对接；输送管道
(703)
两端布置有输送轴安装座
(705)
，在输送轴安装座
(705)
上安装有螺旋叶片输送轴
(704)
，螺旋叶片输送轴
(704)
能够实现金属粉末的定量输送，通过调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，陆宇，陈宇凯，王寅，华昺力，韩宾，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：