一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法技术

本发明专利技术公开一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法，属于增材减材制造技术领域，包括安装切削刀具的主轴部、平行于所述主轴部安装的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块以及驱动所述滑块移动的驱动结构，打印头安装在所述滑块上，所述驱动结构包括安装在所述导轨端部的伺服电机以及与所述伺服电机连接的丝杆，所述滑块与所述丝杆螺纹连接，通过所述丝杆转动能够带动所述滑块沿所述导轨轴向移动。本发明专利技术通过利用伺服电机驱动丝杆转动进而带动滑块移动，实现对打印头位置的随时且精确的调整，能够根据需要调整打印头和切削刀具之间的位置关系，保证增材工作和减材工作互不干扰，达到更佳的加工精度。达到更佳的加工精度。达到更佳的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法


[0001]本专利技术涉及增材减材制造
，特别是涉及一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法。

技术介绍

[0002]目前，针对复杂构件的制造工艺包括有减材制造和增材制造。其中，减材制造中的五轴减材加工因具有高自由度、高加工精度等优势，在复杂构件减材加工中广泛应用。但是，面对复杂结构件，刀具存在严重的干涉问题，零件加工十分困难，在加工制造过程中为满足刀具的各种姿态，各轴的轴动量和转角会很大，导致制造周期变长，加工成本变高，影响制造效率。对于增材制造，其利用率高、成形周期较短，在复杂度较高的零件构建上有着巨大的优势。但是增材技术利用高能能量源逐点逐层熔化和凝固材料，会在相邻层之间存在台阶效应等负面影响，导致表面质量、尺寸精度较低。
[0003]授权公告号为CN 215824783 U的中国专利公开了一种五轴增减材设备，包括机台，机台包括双轴驱动机构和转台，转台设置在双轴驱动机构下方；机台包括第一导轨和第一驱动装置，第一驱动装置用于驱动双轴驱动机构在第一导轨上沿x轴滑动；双轴驱动机构包括主轴箱和熔喷头，主轴箱的侧面还设置有滑台，熔喷头滑动设置在滑台上；本方案通过使用双轴驱动机构对熔喷头和主轴箱进行控制，实现主轴箱和熔喷头的位置移动而进行加工，但是，实际加工中存在主轴箱和熔喷头相干涉的情况。
[0004]授权公告号为CN 107671545 B的中国专利公开了一种3+2+1轴增减材集成混合加工方法及平台，以小型雕刻机为基体，以X、Y、Z为三个平动轴，以B、C摇篮摆为转动轴，附加一轴控制挤出机喷嘴送料，实现五轴打印与切削，并使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体，实现打印与切削在同一工作空间内，刀具和喷嘴能够上下移动，但是相对移动方式并不能精准控制移动后的位置，在增材加工和减材加工的交替进行时，会导致定位精度降低，导致加工误差较大。
[0005]因此，虽然增材和减材相融合可以综合两者的工艺优势，相辅相成实现复杂构件的高效率加工。但是，对于如何能够保证二者应用互不干扰，达到更佳的加工精度是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过利用伺服电机驱动丝杆转动进而带动滑块移动，实现对打印头位置的随时且精确的调整，能够根据需要调整打印头和切削刀具之间的位置关系，保证增材工作和减材工作互不干扰，达到更佳的加工精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种增减材集成机构，包括安装切削刀具的主轴部、平行于所述主轴部安装的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块以及驱动所述滑块移动的驱动结构，打印头
安装在所述滑块上，所述驱动结构包括安装在所述导轨端部的伺服电机以及与所述伺服电机连接的丝杆，所述滑块与所述丝杆螺纹连接，通过所述丝杆转动能够带动所述滑块沿所述导轨轴向移动。
[0009]优选地，包括L型支架，所述L型支架的竖向支臂固定安装在所述滑块上，所述L型支架的横向支臂的下方固定安装有打印头。
[0010]优选地，所述滑块位于最低点时，所述横向支臂与所述导轨的高度差大于所述导轨和所述切削刀具的高度差。
[0011]优选地，所述滑块在所述导轨上的移动间距大于所述主轴部的长度。
[0012]本专利技术提供一种增减材混合制造加工平台，包括五轴机床以及安装在所述五轴机床的Z轴上的如前文记载的所述的增减材集成机构。
[0013]优选地，所述五轴机床包括XYZ三轴机床和安装在所述XYZ三轴机床的工作台上的BC轴转台，所述BC轴转台上设置有工件操作平台。
[0014]优选地，包括Mach3的数控系统，Mach3控制X轴、Y轴和Z轴，B轴和C轴以及增减材切换的A轴六个电机，实现五轴混合加工。
[0015]本专利技术还提供一种增减材混合制造加工方法，应用前文记载的所述的增减材混合制造加工平台，包括以下内容：
[0016]根据加工需求，选择切削模式或打印模式；
[0017]切削模式时，向上移动打印头，打印头位置高于切削刀具位置，对打印头位置进行锁定，利用切削刀具进行减材加工；
[0018]打印模式时，向下移动打印头，打印头位置低于切削刀具位置，对打印头位置进行锁定，利用打印头进行增材加工。
[0019]优选地，切削模式时，打印头向上移动到最高点，打印模式时，打印头向下移动到最低点。
[0020]优选地，伺服电机驱动丝杠转动，丝杠带动滑块上下移动，滑块带动打印头上下移动。
[0021]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0022](1)本专利技术通过利用伺服电机驱动丝杆转动进而带动滑块移动，实现对打印头位置的随时且精确的调整，能够根据需要调整打印头和切削刀具之间的位置关系，保证增材工作和减材工作互不干扰，达到更佳的加工精度；
[0023](2)本专利技术将L型支架的竖向支臂固定安装在滑块上，在L型支架的横向支臂的下方固定安装打印头，能够便于将打印头与主轴部安装；滑块位于最低点时，横向支臂与导轨的高度差大于导轨和切削刀具的高度差，即通过L型支架的设置，在能够利用滑块带动打印头移动的基础上，能够保证打印头低于切削刀具，避免打印头和切削刀具的干涉；
[0024](3)本专利技术滑块在导轨上的移动间距大于主轴部的长度，在伺服电机和丝杆的控制下能够将滑块锁定在导轨上的任意位置，从而针对不同类型的打印头，可以根据需求选择锁定位置，无需重新设计，适用性广泛，更新迭代成本低。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术增减材混合制造加工平台框架示意图；
[0027]图2为本专利技术增减材混合制造加工平台结构示意图；
[0028]图3为本专利技术增减材集成机构示意图；
[0029]其中，1、增减材集成机构；2、X轴；3、Y轴；4、Z轴；5、BC轴转台；6、工作台；7、主控箱；11、主轴部；12、导轨；13、伺服电机；14、丝杆；15、滑块；16、打印头；17、L型支架。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术的目的是提供一种增减材集成机构及其增减材混合制造加工平台和方法，以解决现有技术存在的问题，通过利用伺服电机驱动丝杆转动进而带动滑块移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增减材集成机构，其特征在于：包括安装切削刀具的主轴部、平行于所述主轴部安装的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块以及驱动所述滑块移动的驱动结构，打印头安装在所述滑块上，所述驱动结构包括安装在所述导轨端部的伺服电机以及与所述伺服电机连接的丝杆，所述滑块与所述丝杆螺纹连接，通过所述丝杆转动能够带动所述滑块沿所述导轨轴向移动。2.根据权利要求1所述的增减材集成机构，其特征在于：包括L型支架，所述L型支架的竖向支臂固定安装在所述滑块上，所述L型支架的横向支臂的下方固定安装有打印头。3.根据权利要求2所述的增减材集成机构，其特征在于：所述滑块位于最低点时，所述横向支臂与所述导轨的高度差大于所述导轨和所述切削刀具的高度差。4.根据权利要求1所述的增减材集成机构，其特征在于：所述滑块在所述导轨上的移动间距大于所述主轴部的长度。5.一种增减材混合制造加工平台，其特征在于：包括五轴机床以及安装在所述五轴机床的Z轴上的如权利要求1
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4任一项所述的增减材集成机构。6.根据权利要求5所述的增减材混合制造加工平台，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：景喜双，谢福宝，魏子轩，张承阳，陈思宇，沈博彦，赵罡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：