本發(fā)明涉及3d打印技術(shù)，尤其涉及一種cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備與方法。

背景技術(shù)：

冷金屬過渡焊接技術(shù)簡稱cmt，它是一種無焊渣飛濺的新型焊接工藝技術(shù)。所謂冷金屬過渡，指的是數(shù)字控制方式下的短電弧和焊絲的換向送絲監(jiān)控。該設(shè)備極大的提高了焊接的生產(chǎn)能力，并可有效保證被焊件的焊接質(zhì)量。但是對于一些形狀復(fù)雜，表面精度要求較高的零件，單純的冷金屬過渡焊接就很難實現(xiàn)。所以需要加入另外的裝置保證工件加工表面的質(zhì)量。

從2004年fronius公司提出冷金屬過渡起，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，冷金屬過渡技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，市面上的冷金屬焊接設(shè)備也不斷的增多，但是目前市場上還沒有成熟的基于cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備。

與傳統(tǒng)的激光焊接3d打印設(shè)備相比，采用以cmt為熱源的3d打印機能大大的降低生產(chǎn)成本，提高工件的生產(chǎn)效率。而且這種3d打印設(shè)備還能適用于加工尺寸較大，形狀復(fù)雜的工件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備與方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)打印精度不高，生產(chǎn)效率低，打印尺寸較小等問題，同時盡量減少支撐結(jié)構(gòu)的存在。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備，包括置于密封成型室內(nèi)的成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、金屬送絲機構(gòu)2、中央控制系統(tǒng)6、3d打印機基座16；3d打印機基座16上設(shè)有變位器33；

所述成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1包括z方向移動導(dǎo)軌9、用于搭載銑刀17的銑削機械臂10、用于搭載冷金屬焊槍15的焊接機械臂11、y方向控制器13、設(shè)置在導(dǎo)軌支撐架14上的y方向移動導(dǎo)軌12、x方向移動導(dǎo)軌19、x方向控制器20、z方向控制器21；

y方向移動導(dǎo)軌12與y方向控制器13共同形成了一個y方向移動機構(gòu)，其中y方向控制器13固定在x方向移動導(dǎo)軌19上，可驅(qū)動x方向移動導(dǎo)軌19沿y方向做往復(fù)直線運動；

x方向移動導(dǎo)軌19與x方向控制器20共同形成了一個x方向移動機構(gòu)，其中x方向控制器20與z方向控制器21固連，x方向移動導(dǎo)軌19與x方向控制器20可驅(qū)動銑削機械臂10、焊接機械臂11沿x方向做往復(fù)直線運動；

z方向移動導(dǎo)軌9與z方向控制器21共同形成了一個z方向移動機構(gòu)，z方向移動導(dǎo)軌9與銑削機械臂10、焊接機械臂11固連，故z方向移動導(dǎo)軌9與z方向控制器21可驅(qū)動銑削機械臂10、焊接機械臂11沿z方向做往復(fù)直線運動。

所述變位器33包括變位器支撐臂結(jié)構(gòu)22、轉(zhuǎn)動平臺23、x轉(zhuǎn)動架24；x轉(zhuǎn)動架24為待加工零件的成型基臺；

所述轉(zhuǎn)動平臺23通過轉(zhuǎn)軸25可轉(zhuǎn)動連接在變位器支撐臂結(jié)構(gòu)22上，x轉(zhuǎn)動架24安裝在轉(zhuǎn)動平臺23的中部；x轉(zhuǎn)動架24可繞x軸做-90°至90°的旋轉(zhuǎn)運動；轉(zhuǎn)動平臺23可繞轉(zhuǎn)軸25做360°方向的旋轉(zhuǎn)運動。

所述焊接機械臂11用于安裝冷金屬焊槍15；冷金屬焊槍15的金屬絲材由金屬送絲機構(gòu)2及金屬絲材存儲箱3提供；銑削機械臂10用于安裝銑刀17及其刀架18。

所述刀架18還連接有一冷卻液系統(tǒng)7，用于在銑削過程中給銑刀17降溫；

所述冷金屬焊槍15還連接有一水冷機4，用以在焊接過程中冷卻過熱的焊槍噴頭；

密封成型室還連接有一個高壓ar保護(hù)氣瓶5，用于在作業(yè)過程中給密封成型室內(nèi)提供保護(hù)氣體，防止過熱的工件與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致工件的加工質(zhì)量變差；

密封成型室內(nèi)還設(shè)有一換刀裝置8，用于更換不同型號的銑刀17。

所述中央控制系統(tǒng)6與成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、金屬送絲機構(gòu)2、冷卻液系統(tǒng)7、換刀裝置8相聯(lián)接，控制相互之間協(xié)同有序的作業(yè)。

所述cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備的運行方法，包括如下步驟：

(1)、將待加工的工件三維模型文件導(dǎo)入中央控制系統(tǒng)6；并設(shè)置好各項參數(shù)；

(2)、密封成型室內(nèi)通保護(hù)氣；中央控制系統(tǒng)6控制成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、冷金屬焊槍15、銑刀17與變位器33工作臺的相對位置，使它們處于待命狀態(tài)；

(3)、中央控制系統(tǒng)6控制冷金屬焊槍15達(dá)到預(yù)訂的工作位置，然后與金屬送絲機構(gòu)2協(xié)同作業(yè)，將絲材按恒定的速度送入冷金屬焊槍15的噴頭內(nèi)，噴頭與變位器協(xié)同運動加工零件；

(4)、當(dāng)零件成型層數(shù)達(dá)到預(yù)訂層數(shù)時，冷金屬焊槍15回到初始位置，銑刀17運動到預(yù)訂位置，對已加工零件做機械加工，使其達(dá)到預(yù)訂的加工精度和表面質(zhì)量；

(5)、如此重復(fù)步驟3、步驟4，直到零件全部加工完成，并達(dá)到要求的加工精度和表面質(zhì)量。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

1.3d打印機基座上設(shè)有變位器；通過兩個旋轉(zhuǎn)自由度的平臺，加上成型驅(qū)動機構(gòu)的x、y、z軸移動自由度，可實現(xiàn)空間任意位置的加工。

2.通過旋轉(zhuǎn)成型平臺，可以調(diào)整工件與焊槍或銑刀的最佳角度，盡可能地提高加工質(zhì)量，同時還可以盡可能地減少或避免支撐結(jié)構(gòu)的存在。

3.擁有兩個z軸移動臂，其中之一接冷金屬焊槍，另一個接銑刀。冷金屬焊槍實現(xiàn)增材制造，這相比于傳統(tǒng)的激光加工，提高了加工的效率，減小加工成本；銑刀實現(xiàn)減材制造，主要處理焊槍加工過的零件，可以提高零件的加工精度。

4.與采用傳統(tǒng)送粉方式加工零件的3d打印機相比，本復(fù)合加工3d打印裝備采用送絲結(jié)構(gòu)可以避免材料的浪費和環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備結(jié)構(gòu)總示意圖。

圖2為圖1局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2變位器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實施例

如圖1至3所示。本發(fā)明公開了一種cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備，包括置于密封成型室內(nèi)的成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、金屬送絲機構(gòu)2、中央控制系統(tǒng)6、3d打印機基座16；3d打印機基座16上設(shè)有變位器33；

所述成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1包括z方向移動導(dǎo)軌9、用于搭載銑刀17的銑削機械臂10、用于搭載冷金屬焊槍15的焊接機械臂11、y方向控制器13、設(shè)置在導(dǎo)軌支撐架14上的y方向移動導(dǎo)軌12、x方向移動導(dǎo)軌19、x方向控制器20、z方向控制器21；

y方向移動導(dǎo)軌12與y方向控制器13共同形成了一個y方向移動機構(gòu)，其中y方向控制器13固定在x方向移動導(dǎo)軌19上，可驅(qū)動x方向移動導(dǎo)軌19沿y方向做往復(fù)直線運動；

x方向移動導(dǎo)軌19與x方向控制器20共同形成了一個x方向移動機構(gòu)，其中x方向控制器20與z方向控制器21固連，x方向移動導(dǎo)軌19與x方向控制器20可驅(qū)動銑削機械臂10、焊接機械臂11沿x方向做往復(fù)直線運動；

z方向移動導(dǎo)軌9與z方向控制器21共同形成了一個z方向移動機構(gòu)，z方向移動導(dǎo)軌9與銑削機械臂10、焊接機械臂11固連，故z方向移動導(dǎo)軌9與z方向控制器21可驅(qū)動銑削機械臂10、焊接機械臂11沿z方向做往復(fù)直線運動。

所述變位器33包括變位器支撐臂結(jié)構(gòu)22、轉(zhuǎn)動平臺23、x轉(zhuǎn)動架24；x轉(zhuǎn)動架24為待加工零件的成型基臺；

所述轉(zhuǎn)動平臺23通過轉(zhuǎn)軸25可轉(zhuǎn)動連接在變位器支撐臂結(jié)構(gòu)22上，x轉(zhuǎn)動架24安裝在轉(zhuǎn)動平臺23的中部；x轉(zhuǎn)動架24可繞x軸做-90°至90°的旋轉(zhuǎn)運動；轉(zhuǎn)動平臺23可繞轉(zhuǎn)軸25做360°方向的旋轉(zhuǎn)運動。

所述焊接機械臂11用于安裝冷金屬焊槍15；冷金屬焊槍15的金屬絲材由金屬送絲機構(gòu)2及金屬絲材存儲箱3提供；銑削機械臂10用于安裝銑刀17及其刀架18。

所述刀架18還連接有一冷卻液系統(tǒng)7，用于在銑削過程中給銑刀17降溫；

所述冷金屬焊槍15還連接有一水冷機4，用以在焊接過程中冷卻過熱的焊槍噴頭；

密封成型室還連接有一個高壓ar保護(hù)氣瓶5，用于在作業(yè)過程中給密封成型室內(nèi)提供保護(hù)氣體，防止過熱的工件與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致工件的加工質(zhì)量變差；

密封成型室內(nèi)還設(shè)有一換刀裝置8，用于更換不同型號的銑刀17。

所述中央控制系統(tǒng)6與成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、金屬送絲機構(gòu)2、冷卻液系統(tǒng)7、換刀裝置8相聯(lián)接，控制相互之間協(xié)同有序的作業(yè)。

本發(fā)明cmt和多軸數(shù)控機床的增減材復(fù)合3d打印裝備的運行方法如下：

(1)、將待加工的工件三維模型文件導(dǎo)入中央控制系統(tǒng)6；并設(shè)置好各項參數(shù)；

(2)、密封成型室內(nèi)通保護(hù)氣；中央控制系統(tǒng)6控制成型裝置驅(qū)動機構(gòu)1、冷金屬焊槍15、銑刀17與變位器33工作臺的相對位置，使它們處于待命狀態(tài)；

(3)、中央控制系統(tǒng)6控制冷金屬焊槍15達(dá)到預(yù)訂的工作位置，然后與金屬送絲機構(gòu)2協(xié)同作業(yè)，將絲材按恒定的速度送入冷金屬焊槍15的噴頭內(nèi)，噴頭與變位器協(xié)同運動加工零件；

(4)、當(dāng)零件成型層數(shù)達(dá)到預(yù)訂層數(shù)時，冷金屬焊槍15回到初始位置，銑刀17運動到預(yù)訂位置，對已加工零件做機械加工，使其達(dá)到預(yù)訂的加工精度和表面質(zhì)量；

(5)、如此重復(fù)步驟3、步驟4，直到零件全部加工完成，并達(dá)到要求的加工精度和表面質(zhì)量。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。