一種增減材復(fù)合制造機(jī)床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)床設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種增減材復(fù)合制造機(jī)床。該增減材復(fù)合制造機(jī)床包含床身、工作臺、主軸、數(shù)控系統(tǒng)、減材加工模塊和增材制造模塊。本發(fā)明公開的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床首先通過數(shù)控系統(tǒng)控制增材制造模塊在工作臺上成形所需零部件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而后通過數(shù)控系統(tǒng)控制減材加工模塊對增材制造獲得的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行減材加工，并在減材加工過程中具有對刀具施加超聲振動和氣體冷卻功能，最終完成整個增/減材增減材復(fù)合制造過程。該發(fā)明公開的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)零部件的高效、精密增減材復(fù)合制造，提高復(fù)雜零部件的可制造性，縮短生產(chǎn)周期，保證復(fù)雜零部件制造精度。
【專利說明】一種增減材復(fù)合制造機(jī)床

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)床設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種增減材復(fù)合制造機(jī)床。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天、核能源、海洋工程制造業(yè)對精密復(fù)雜零部件的需求日益迫切，傳統(tǒng)減材制造，如車削、銑削、刨削、鉆削和磨削等減材加工機(jī)床已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件的制造要求。目前興起的增材制造技術(shù)，由于其具有靈活、高效、節(jié)能等特點(diǎn)雖然已經(jīng)用于復(fù)雜零部件的制造，但增材制造設(shè)備成型的復(fù)雜零部件精度遠(yuǎn)低于實(shí)際要求，在成型后需要在減材加工機(jī)床上進(jìn)行二次加工，導(dǎo)致加工效率低下、定位基準(zhǔn)發(fā)生變化，延長了零部件的生產(chǎn)周期，影響復(fù)雜零部件的最終精度質(zhì)量，易造成零部件無法使用或?qū)е铝悴考Y(jié)構(gòu)需重新設(shè)計等問題；此外，減材加工對于零部件有可加工性要求，復(fù)雜零部件的加工往往比較困難，甚至不可能；這些都限制了增材制造在航空航天、核能源、海洋工程領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用，這就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決目前精密復(fù)雜零部件加工過程所帶來的問題，提供一種增減材復(fù)合制造機(jī)床，使增材加工和減材加工稱合到同一臺機(jī)床，該機(jī)床進(jìn)行復(fù)雜零部件的增材與減材制造，在不改變定位基準(zhǔn)的條件下，使用同一臺機(jī)床進(jìn)行增材與減材加工制造，兩者交互進(jìn)行，并在減材加工過程中對刀具施加超聲振動以及氣體冷卻，提高加工效率和零部件的精度與表面質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)精密零部件的高效、精密增減材一體化復(fù)合制造。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種增減材復(fù)合制造機(jī)床，該增減材復(fù)合制造機(jī)床包含床身、工作臺、主軸、數(shù)控系統(tǒng)、減材加工模塊和增材制造模塊；工作臺位于所述床身中間，主軸位于所述工作臺正上方，減材加工模塊和增材制造模塊分別位于床身兩側(cè)，與所述數(shù)控系統(tǒng)連接；
[0006]所述的減材加工模塊包括刀庫和刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)，與數(shù)控系統(tǒng)連接；通過數(shù)控系統(tǒng)控制刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從刀庫自動取/放刀具為主軸自動安裝/卸載刀具；
[0007]所述的增材制造模塊包括激光頭、噴嘴、激光頭夾持機(jī)構(gòu)、光纖、送粉器、激光器和冷卻氣體噴嘴，所述的噴嘴為同軸送粉噴嘴；送粉器連接到激光頭，激光頭再通過光纖與激光器連接，激光器和送粉器與所述數(shù)控系統(tǒng)連接；噴嘴安裝在所述激光頭上，激光頭夾持機(jī)構(gòu)安裝在床身一側(cè)，與數(shù)控系統(tǒng)連接，冷卻氣體噴嘴安裝在所述床身上，通過冷卻氣對加工過程進(jìn)行冷卻；所述激光頭通過數(shù)控系統(tǒng)控制激光頭夾持機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在主軸上自動安裝/卸載。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]所述的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床，通過減材加工和增材制造模塊的增減材復(fù)合，可以最大程度地保證零部件一次完成復(fù)雜增材制造和精密減材加工成型。
[0010]本發(fā)明所述的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床，可以在一次定位條件下，實(shí)現(xiàn)精密零部件的高效、精密增減材一體化復(fù)合制造，可以縮短生產(chǎn)周期，保證復(fù)雜零部件制造精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011 ] 附圖是本發(fā)明的一種增減材復(fù)合制造機(jī)床示意圖。
[0012]圖中:1床身；2工作臺；3主軸；4刀庫；5刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)；6激光頭；7噴嘴；8激光頭夾持機(jī)構(gòu)；9光纖；10送粉器；11激光器；12數(shù)控系統(tǒng)；13冷卻氣體噴嘴。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行舉實(shí)例詳細(xì)說明，實(shí)施例:
[0014]—種增減材復(fù)合制造機(jī)床包含床身1、工作臺2、主軸3、減材加工模塊、增材制造模塊和數(shù)控系統(tǒng)12，其中減材加工模塊包括刀庫4、刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)5 ;增材制造模塊包括激光頭6、噴嘴7、激光頭夾持機(jī)構(gòu)8、光纖9、送粉器10、激光器11和冷卻氣體噴嘴13。所述工作臺2位于所述床身I中間，通過兩根分別可繞X軸和Z軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸與床身相連，進(jìn)而可以沿X軸和Z軸旋轉(zhuǎn)；所述主軸3通過兩根軸線方向與所述Z軸方向平行的直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)在水平滑臺的定位支撐，并且可沿Z軸方向升降；所述水平滑臺通過三根軸線方向與所述X軸方向平行的直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)在機(jī)床立柱Z軸方向的定位支撐，并且可沿X軸方向作直線運(yùn)動；所述機(jī)床立柱通過兩根軸線方向與所述Y軸方向平行的直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)在所述床身的定位支撐，并且可沿Y軸方向作直線運(yùn)動；所述數(shù)控系統(tǒng)12通過光纜連接所述減材加工模塊和所述增材制造模塊，并對其進(jìn)行控制。在所述減材加工模塊中，刀庫4與所述數(shù)控系統(tǒng)12相連，通過刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)5實(shí)現(xiàn)從刀庫自動取/放刀具為主軸自動安裝/卸載刀具；刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)5受到所述數(shù)控系統(tǒng)12控制，采用機(jī)械手換刀方式進(jìn)行換刀。在所述增材制造模塊中，激光器11和送粉器10分別通過光纖9和送分管與激光頭6相連，并且受到數(shù)控系統(tǒng)12的控制；所述激光頭6通過激光頭夾持機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在主軸3上自動安裝/卸載；激光噴嘴7和所述激光頭6通過螺紋連接；采用同軸送粉方式進(jìn)行增材制造。
[0015]本機(jī)床的工作原理如下:首先根據(jù)實(shí)際零部件結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行增材制造，通過數(shù)控系統(tǒng)12控制激光頭夾持機(jī)構(gòu)8在主軸3上自動安裝激光頭11，而后通過數(shù)控系統(tǒng)12控制送粉器10輸送粉末,控制激光器11輸出激光經(jīng)過光纖9傳輸至激光頭6,激光頭6輸出的激光和送粉器10輸出的粉末在工作臺2相互作用，結(jié)合主軸3的運(yùn)動，在工作臺2上成形所需零部件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，增材制造結(jié)束后通過數(shù)控系統(tǒng)12控制激光頭夾持機(jī)構(gòu)8在主軸3上自動卸下激光頭11。下一步進(jìn)行減材加工，首先通過數(shù)控系統(tǒng)12控制刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)5在主軸3上自動安裝所需刀具，通過工作臺2和主軸3的聯(lián)合運(yùn)動在工作臺2上按照最終零部件精度要求對增材制造獲得的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行減材加工，加工過程中通過冷卻氣體噴嘴13對加工區(qū)進(jìn)行冷卻。加工結(jié)束后，通過數(shù)控系統(tǒng)12控制刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)5在主軸3上自動卸下刀具放回刀庫4，完成整個增減材復(fù)合制造過程。
[0016]以上所述實(shí)例僅為本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種增減材復(fù)合制造機(jī)床，其特征在于，該增減材復(fù)合制造機(jī)床包含床身、工作臺、主軸、數(shù)控系統(tǒng)、減材加工模塊和增材制造模塊；工作臺位于所述床身中間，主軸位于所述工作臺正上方，減材加工模塊和增材制造模塊分別位于床身兩側(cè)，與所述數(shù)控系統(tǒng)連接；所述的減材加工模塊包括刀庫和刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)，與數(shù)控系統(tǒng)連接；通過數(shù)控系統(tǒng)控制刀具夾持與超聲振動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從刀庫自動取/放刀具為主軸自動安裝/卸載刀具； 所述的增材制造模塊包括激光頭、噴嘴、激光頭夾持機(jī)構(gòu)、光纖、送粉器、激光器和冷卻氣體噴嘴，所述的噴嘴為同軸送粉噴嘴；送粉器連接到激光頭，激光頭再通過光纖與激光器連接，激光器和送粉器與所述數(shù)控系統(tǒng)連接；噴嘴安裝在所述激光頭上，激光頭夾持機(jī)構(gòu)安裝在床身一側(cè)，與數(shù)控系統(tǒng)連接，冷卻氣體噴嘴安裝在所述床身上，通過冷卻氣對加工過程進(jìn)行冷卻；所述激光頭通過數(shù)控系統(tǒng)控制激光頭夾持機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在主軸上自動安裝/卸載。
【文檔編號】B23P23/04GK104384936SQ201410479453
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】張璧, 馬廣義, 吳東江 申請人:大連理工大學(xué)