CN107009150A - 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法 - Google Patents

一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107009150A
CN107009150A CN201710245796.0A CN201710245796A CN107009150A CN 107009150 A CN107009150 A CN 107009150A CN 201710245796 A CN201710245796 A CN 201710245796A CN 107009150 A CN107009150 A CN 107009150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide rail
milling
axis guide
platform
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710245796.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107009150B (zh
Inventor
杨永强
陈杰
白玉超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710245796.0A priority Critical patent/CN107009150B/zh
Publication of CN107009150A publication Critical patent/CN107009150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107009150B publication Critical patent/CN107009150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/04—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass for both machining and other metal-working operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F2003/1051—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding by electric discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备与方法；包括中央控制***、密封成型室、五轴五联动数控加工装置、微束等离子枪、冷却机、粉末储存罐、立铣铣削加工装置、保护气瓶；立铣铣削加工装置置于密封成型室内部的Ⅲ区，用于切削工件的分层轮廓和成型面表面凸起；五轴五联动数控加工装置置于密封成型室内部的Ⅱ区，用于改变工件加工任意成型面；微束等离子枪置于密封成型室内部的Ⅰ区，用于增材制造；中央控制***与五轴五联动数控加工平台、粉末储存罐、冷却机、微束等离子枪、立铣铣削加工装置、铣刀盘连接。本设备采用微束等离子弧加工若干层后，转为铣削，高速精密切削工件的表面凸起，并提高工件内部表面质量。

Description

一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备与方法
技术领域
本发明涉及微束等离子弧(micro plasma arc)增材制造领域，尤其涉及一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备与方法。
背景技术
当等离子转移弧电流在15A以下时，通常被称为微束等离子弧。这种电弧功率很小，通常在1kW以下，是进行精密焊接的理想热源之一。其电弧直径在1.5mm左右，而长度可达5mm以上。
微束等离子弧粉末熔覆快速成型工艺是一种焊接电弧的金属直接成型工艺。它借鉴了快速成型方法中“离散、堆积”的思想,与激光快速成型方法的基本原理相似，微束等离子弧粉末熔覆快速成型是以小电流的等离子弧为热源，通过熔丝或熔粉的方式在工件表面以拟定的路径实现逐层材料的堆积。
微束等离子弧粉末熔覆快速成型设备主要由等离子枪、高空载电压的直流电源、惰性气体源(等离子气和保护气)等几个部分组成。其工艺流程如下：首先在计算机中生成待成形工件的三维CAD模型,然后将模型按照一定的厚度切片分层,即将零件的三维实体信息转化为一系列二维轮廓信息,在计算机的控制下,用微束等离子弧粉末熔覆分层堆积的方法,按照二维轮廓信息逐层堆积,最终生成三维实体零件。
目前微束等离子弧多用于焊接领域，而用于增材制造不够成熟。为实现利用微束等离子弧加工异型管道薄壁件等复杂形状工件，因此需要提出一种新的方案：将微束等离子枪、多轴数控机床及立铣铣削装置三个模块进行有机结合，以实现增减材复合3D打印。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、工作效率高的等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备与方法。克服了传统技术加工复杂形状工件精度低、效率低等问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，包括中央控制***14、密封成型室25；
所述密封成型室25分为：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；
Ⅰ区用于放置微束等离子加工装置；
Ⅱ区用于放置五轴五联动数控加工平台；
Ⅲ区用于放置立铣铣削加工装置；
所述中央控制***14用于：控制微束等离子加工装置的按照规划路径完成工件的加工作业；控制五轴五联动数控加工平台根据规划路径实现工件在X、Y、Z轴方向的运动作业；控制立铣铣削加工装置对五轴五联动数控加工平台上的工件26进行铣削作业。
所述微束等离子加工装置包括：
微束等离子枪21；
龙门式结构的X轴导轨22；
梁式结构的Y轴导轨19；
悬臂式结构的Z轴导轨18；
所述Y轴导轨19在Z轴导轨18上上下运动；
所述X轴导轨22在Y轴导轨19上前后运动；
所述微束等离子枪21安装在X轴导轨22上，并可在X轴导轨22上左右运动；在中央控制***14的控制下，可实现微束等离子枪21在X、Y、Z三轴移动。
所述五轴五联动数控加工平台包括：
地轨式结构的平台X轴导轨1；
梁式结构的平台Y轴导轨3；
悬臂式结构的平台Z轴导轨2；
工作平台7；
工件基板8；
加工平台9；
所述平台Z轴导轨2上设置有平台X轴方向旋转步进电机6；平台X轴方向旋转步进电机6在Z轴上上下运动；
所述平台Y轴导轨3可在平台X轴导轨1上左右运动；
所述平台Z轴导轨2可在平台Y轴导轨3上前后运动；
所述工作平台7连接在平台X轴方向旋转步进电机6上，并在中央控制***14的控制下，可实现三轴移动以及X轴方向转动；
所述加工平台9连接平台Z轴方向旋转步进电机5并安装在工作平台7上，工件基板8与加工平台9连接上，并在中央控制***14的控制下，可实现三轴移动以及X轴和Z轴方向转动。
所述立铣铣削加工装置包括：
龙门式结构的铣削X轴导轨16；
梁式结构的铣削Y轴导轨15；
悬臂式结构的铣削Z轴导轨13；
所述铣削X轴导轨16上设置铣削驱动主轴17，铣削驱动主轴17端部设置刀具10；
所述铣削Y轴导轨15在铣削Z轴导轨13上上下运动；
所述铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15前后运动；
在中央控制***14的控制下，铣削驱动主轴17携带刀具10按照路径规划对加工完成或者部分完成的工件26进行铣削加工。
所述立铣铣削加工装置还包括：
用于放置刀具10的铣刀刀盘11；
驱动铣刀刀盘11转动的步进电机12；
换刀可采用手动模式或者自动模式；
若采用自动模式换刀时，由中央控制***14控制铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15前后运动，以调整铣削驱动主轴17在铣削X轴导轨16上的卸刀工位，铣削驱动主轴17上的用于吸附刀具10的电磁装置的磁性消失，刀具在重力作用下跌落置铣刀刀盘11上的卸刀工位内，然后控制铣削驱动主轴17运行至铣刀刀盘11对应的刀具正上方并逐渐与其接近，在电磁装置的磁性吸附力作用下，将相应的刀具10吸入铣削驱动主轴17的刀架安装孔内，实现刀具更换及安装。
所述微束等离子枪21通过管路连接外部的用于给其散热的冷却机24；所述微束等离子枪21通过管路连接外部的粉末供给装置23。
所述密封成型室25通过管路连接外部的保护气供给装置4。
所述密封成型室25还包括气体循环净化***；
所述气体循环净化***包括：
抽真空装置；
氧含量检测及反馈***；
气体循环净化装置；
开始成型前，抽真空装置将密封成型室25内抽至低压状态，并由保护气供给装置4充入惰性气体；氧含量检测装置实时检测密封成型室25内氧含量；工件26加工进行时，密封成型室25内的氧含量会有变化，超出预设含量范围时，反馈***向监测***发出反馈信号，启动抽真空装置和保护气供给装置4，以降低成型室内气压和通入保护气，达到降低密封成型室25内氧含量的目的。
所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备的运行方法，包括如下步骤：
步骤1：成型前，将密封成型室25处于抽成真空状态后，再通入保护气；
步骤2：五轴五联动数控加工平台开始工作；
其平台Y轴导轨3沿着平台X轴导轨1移动到平台X轴导轨1的中间位置；
其平台Z轴导轨2沿着平台Y轴导轨3移动到平台Y轴导轨3中间位置；
其平台X轴方向旋转步进电机6沿着平台Z轴导轨2移动到平台Z轴导轨2的中间位置，平台X轴方向旋转步进电机6水平方向复位，平台Z轴方向旋转步进电机5复位；
步骤3：微束等离子枪21开始移动，Y轴导轨19沿着Z轴导轨18移动到工件基板8的上方预定位置，X轴导轨22沿着Y轴导轨19移动到工件基板8的正上方，微束等离子枪21沿着离子枪X轴导轨22移动到工件基板8正中心上方；
步骤4：微束等离子枪21开始工作，中央控制***14控制冷却机24开始工作；
中央控制***14控制粉末供给装置23按照预定流量，向微束等离子枪21的喷嘴处送入粉末；
微束等离子枪21的微束等离子弧熔化金属粉末，并按照规划路径对工件26进行逐层打印，当工件26完成加工或中途停止需要铣削加工时，微束等离子枪21退回初始位置；
步骤5：根据路径规划，中央控制***14控制工件基板8进行五联动变换调整位置后，立铣铣削加工装置开始工作；
铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15移动至工件基板8的正上方，铣削Y轴导轨15沿着铣削Z轴导轨13向下移动到预定位置，调整铣削驱动主轴17在铣削X轴导轨上的位置，进行对刀；
完成对刀后，铣削驱动主轴17沿任意轴方向开始进给，切去成型面表面的带切除的凸起部分；
完成切屑后，铣削X轴导轨16、铣削Y轴导轨15退回初始位置；
步骤6：重复步骤3至步骤5，直至工件26加工完成。
本发明与现有的微束等离子弧粉末熔覆快速成形装备相比，本设备实现了在一台装置内交替进行增减材制造，从而可以提高工件的表面质量和较高的加工精度，并且还可以实现传统工艺无法实现的随形异性管道的制造，成功的将微束等离子弧薄壁增材制造和多轴数控机构以及铣削减材融为一体，实现了高效率的增减材复合加工。
本发明可以先采用微束等离子弧加工出工件后，然后再采用精密铣削进行个性化精加工，提高了成型工件的尺寸精度和表面质量，并且能够制造出形状复杂的异型管道零件。
附图说明
图1为本发明等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备正视结构示意图。
图2为微束等离子加工装置示意图。
图3为五轴五联动数控加工平台示意图。
图4为立铣铣削加工装置换刀正视结构示意图。
图5为立铣铣削加工装置换刀俯视结构示意图。
图6为举例说明在打印异型管道零件时的示意图。
图7为举例说明在对图6中异型管道零件铣削时的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
如图1至7所示。本发明公开了一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，包括中央控制***14、密封成型室25；
所述密封成型室25分为：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；
Ⅰ区用于放置微束等离子加工装置；
Ⅱ区用于放置五轴五联动数控加工平台；
Ⅲ区用于放置立铣铣削加工装置；
所述中央控制***14用于：控制微束等离子加工装置的按照规划路径完成工件的加工作业；控制五轴五联动数控加工平台根据规划路径实现工件在X、Y、Z轴方向的运动作业；控制立铣铣削加工装置对五轴五联动数控加工平台上的工件26进行铣削作业。
如图2；所述微束等离子加工装置包括：
微束等离子枪21；
龙门式结构的X轴导轨22；
梁式结构的Y轴导轨19；
悬臂式结构的Z轴导轨18；
所述Y轴导轨19在Z轴导轨18上上下运动；
所述X轴导轨22在Y轴导轨19上前后运动；
所述微束等离子枪21安装在X轴导轨22上，并可在X轴导轨22上左右运动；在中央控制***14的控制下，可实现微束等离子枪21在X、Y、Z三轴移动。
如图3；所述五轴五联动数控加工平台包括：
地轨式结构的平台X轴导轨1；
梁式结构的平台Y轴导轨3；
悬臂式结构的平台Z轴导轨2；
工作平台7；
工件基板8；
加工平台9；
所述平台Z轴导轨2上设置有平台X轴方向旋转步进电机6；平台X轴方向旋转步进电机6在Z轴上上下运动；
所述平台Y轴导轨3可在平台X轴导轨1上左右运动；
所述平台Z轴导轨2可在平台Y轴导轨3上前后运动；
所述工作平台7连接在平台X轴方向旋转步进电机6上，并在中央控制***14的控制下，可实现三轴移动以及X轴方向转动；
所述加工平台9连接平台Z轴方向旋转步进电机5并安装在工作平台7上，工件基板8与加工平台9连接上，并在中央控制***14的控制下，可实现三轴移动以及X轴和Z轴方向转动。
如图4、图1；所述立铣铣削加工装置包括：
龙门式结构的铣削X轴导轨16；
梁式结构的铣削Y轴导轨15；
悬臂式结构的铣削Z轴导轨13；
所述铣削X轴导轨16上设置铣削驱动主轴17，铣削驱动主轴17端部设置刀具10；
所述铣削Y轴导轨15在铣削Z轴导轨13上上下运动；
所述铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15前后运动；
在中央控制***14的控制下，铣削驱动主轴17携带刀具10按照路径规划对加工完成或者部分完成的工件26进行铣削加工。
如图4、图5；所述立铣铣削加工装置还包括：
用于放置刀具10的铣刀刀盘11；
驱动铣刀刀盘11转动的步进电机12；
换刀可采用手动模式或者自动模式；
若采用自动模式换刀时，由中央控制***14控制铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15前后运动，以调整铣削驱动主轴17在铣削X轴导轨16上的卸刀工位，铣削驱动主轴17上的用于吸附刀具10的电磁装置的磁性消失，刀具在重力作用下跌落置铣刀刀盘11上的卸刀工位内，然后控制铣削驱动主轴17运行至铣刀刀盘11对应的刀具正上方并逐渐与其接近，在电磁装置的磁性吸附力作用下，将相应的刀具10吸入铣削驱动主轴17的刀架安装孔内，实现刀具更换及安装。
如图1；所述微束等离子枪21通过管路连接外部的用于给其散热的冷却机24；所述微束等离子枪21通过管路连接外部的粉末供给装置23。
如图1；所述密封成型室25通过管路连接外部的保护气供给装置4。
所述密封成型室25还包括气体循环净化***(图中未示出)；
所述气体循环净化***包括：
抽真空装置；
氧含量检测及反馈***；
气体循环净化装置；
开始成型前，抽真空装置将密封成型室25内抽至低压状态，并由保护气供给装置4充入惰性气体；氧含量检测装置实时检测密封成型室25内氧含量；工件26加工进行时，密封成型室25内的氧含量会有变化，超出预设含量范围时，反馈***向监测***发出反馈信号，启动抽真空装置和保护气供给装置4，以降低成型室内气压和通入保护气，达到降低密封成型室25内氧含量的目的。
本发明等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备的运行方法，可通过如下步骤实现：
步骤1：成型前，将密封成型室25处于抽成真空状态后，再通入保护气；
步骤2：五轴五联动数控加工平台开始工作；
其平台Y轴导轨3沿着平台X轴导轨1移动到平台X轴导轨1的中间位置；
其平台Z轴导轨2沿着平台Y轴导轨3移动到平台Y轴导轨3中间位置；
其平台X轴方向旋转步进电机6沿着平台Z轴导轨2移动到平台Z轴导轨2的中间位置，平台X轴方向旋转步进电机6水平方向复位，平台Z轴方向旋转步进电机5复位；
步骤3：微束等离子枪21开始移动，Y轴导轨19沿着Z轴导轨18移动到工件基板8的上方预定位置，X轴导轨22沿着Y轴导轨19移动到工件基板8的正上方，微束等离子枪21沿着离子枪X轴导轨22移动到工件基板8正中心上方；
步骤4：微束等离子枪21开始工作，中央控制***14控制冷却机24开始工作；
中央控制***14控制粉末供给装置23按照预定流量，向微束等离子枪21的喷嘴处送入粉末；
微束等离子枪21的微束等离子弧熔化金属粉末，并按照规划路径对工件26进行逐层打印，当工件26完成加工或中途停止需要铣削加工时，微束等离子枪21退回初始位置；
步骤5：根据路径规划，中央控制***14控制工件基板8进行五联动变换调整位置后，立铣铣削加工装置开始工作；
铣削X轴导轨16沿着铣削Y轴导轨15移动至工件基板8的正上方，铣削Y轴导轨15沿着铣削Z轴导轨13向下移动到预定位置，调整铣削驱动主轴17在铣削X轴导轨上的位置，进行对刀；
完成对刀后，铣削驱动主轴17沿任意轴方向开始进给，切去成型面表面的带切除的凸起部分；
完成切屑后，铣削X轴导轨16、铣削Y轴导轨15退回初始位置；
步骤6：重复步骤3至步骤5，直至工件26加工完成。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，包括中央控制***(14)、密封成型室(25)；其特征在于：
所述密封成型室(25)分为：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；
Ⅰ区用于放置微束等离子加工装置；
Ⅱ区用于放置五轴五联动数控加工平台；
Ⅲ区用于放置立铣铣削加工装置；
所述中央控制***(14)用于：控制微束等离子加工装置的按照规划路径完成工件的加工作业；控制五轴五联动数控加工平台根据规划路径实现工件在X、Y、Z轴方向的运动作业；控制立铣铣削加工装置对五轴五联动数控加工平台上的工件(26)进行铣削作业。
2.根据权利要求1所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述微束等离子加工装置包括：
微束等离子枪(21)；
龙门式结构的X轴导轨(22)；
梁式结构的Y轴导轨(19)；
悬臂式结构的Z轴导轨(18)；
所述Y轴导轨(19)在Z轴导轨(18)上上下运动；
所述X轴导轨(22)在Y轴导轨(19)上前后运动；
所述微束等离子枪(21)安装在X轴导轨(22)上，并可在X轴导轨(22)上左右运动；在中央控制***(14)的控制下，可实现微束等离子枪(21)在X、Y、Z三轴移动。
3.根据权利要求2所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述五轴五联动数控加工平台包括：
地轨式结构的平台X轴导轨(1)；
梁式结构的平台Y轴导轨(3)；
悬臂式结构的平台Z轴导轨(2)；
工作平台(7)；
工件基板(8)；
加工平台(9)；
所述平台Z轴导轨(2)上设置有平台X轴方向旋转步进电机(6)；平台X轴方向旋转步进电机(6)在Z轴上上下运动；
所述平台Y轴导轨(3)可在平台X轴导轨(1)上左右运动；
所述平台Z轴导轨(2)可在平台Y轴导轨(3)上前后运动；
所述工作平台(7)连接在平台X轴方向旋转步进电机(6)上，并在中央控制***(14)的控制下，可实现三轴移动以及X轴方向转动；
所述加工平台(9)连接平台Z轴方向旋转步进电机(5)并安装在工作平台(7)上，工件基板(8)与加工平台(9)连接，并在中央控制***(14)的控制下，可实现三轴移动以及X轴和Z轴方向转动。
4.根据权利要求3所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述立铣铣削加工装置包括：
龙门式结构的铣削X轴导轨(16)；
梁式结构的铣削Y轴导轨(15)；
悬臂式结构的铣削Z轴导轨(13)；
所述铣削X轴导轨(16)上设置铣削驱动主轴(17)，铣削驱动主轴(17)端部设置刀具(10)；
所述铣削Y轴导轨(15)在铣削Z轴导轨(13)上上下运动；
所述铣削X轴导轨(16)沿着铣削Y轴导轨(15)前后运动；
在中央控制***(14)的控制下，铣削驱动主轴(17)携带刀具(10)按照路径规划对加工完成或者部分完成的工件(26)进行铣削加工。
5.根据权利要求4所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述立铣铣削加工装置还包括：
用于放置刀具(10)的铣刀刀盘(11)；
驱动铣刀刀盘(11)转动的步进电机(12)；
换刀可采用手动模式或者自动模式；
若采用自动模式换刀时，由中央控制***(14)控制铣削X轴导轨(16)沿着铣削Y轴导轨(15)前后运动，以调整铣削驱动主轴(17)在铣削X轴导轨(16)上的卸刀工位，铣削驱动主轴(17)上的用于吸附刀具(10)的电磁装置的磁性消失，刀具在重力作用下跌落置铣刀刀盘(11)上的卸刀工位内，然后控制铣削驱动主轴(17)运行至铣刀刀盘(11)对应的刀具正上方并逐渐与其接近，在电磁装置的磁性吸附力作用下，将相应的刀具(10)吸入铣削驱动主轴(17)的刀架安装孔内，实现刀具更换及安装。
6.根据权利要求1至5中任一项所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述微束等离子枪(21)通过管路连接外部的用于给其散热的冷却机(24)；所述微束等离子枪(21)通过管路连接外部的粉末供给装置(23)。
7.根据权利要求6所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述密封成型室(25)通过管路连接外部的保护气供给装置(4)。
8.根据权利要求7所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备，其特征在于，所述密封成型室(25)还包括气体循环净化***；
所述气体循环净化***包括：
抽真空装置；
氧含量检测及反馈***；
气体循环净化装置；
开始成型前，抽真空装置将密封成型室(25)内抽至低压状态，并由保护气供给装置(4)充入惰性气体；氧含量检测装置实时检测密封成型室(25)内氧含量；工件(26)加工进行时，密封成型室(25)内的氧含量会有变化，超出预设含量范围时，反馈***向监测***发出反馈信号，启动抽真空装置和保护气供给装置(4)，以降低成型室内气压和通入保护气，达到降低密封成型室(25)内氧含量的目的。
9.权利要求8所述等离子和多轴数控机床增减材复合3D打印设备的运行方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)：成型前，将密封成型室(25)处于抽成真空状态后，再通入保护气；
步骤(2)：五轴五联动数控加工平台开始工作；
其平台Y轴导轨(3)沿着平台X轴导轨(1)移动到平台X轴导轨(1)的中间位置；
其平台Z轴导轨(2)沿着平台Y轴导轨(3)移动到平台Y轴导轨(3)中间位置；
其平台X轴方向旋转步进电机(6)沿着平台Z轴导轨(2)移动到平台Z轴导轨(2)的中间位置，平台X轴方向旋转步进电机(6)水平方向复位，平台Z轴方向旋转步进电机(5)复位；
步骤(3)：微束等离子枪(21)开始移动，Y轴导轨(19)沿着Z轴导轨(18)移动到工件基板(8)的上方预定位置，X轴导轨(22)沿着Y轴导轨(19)移动到工件基板(8)的正上方，微束等离子枪(21)沿着离子枪X轴导轨(22)移动到工件基板(8)正中心上方；
步骤(4)：微束等离子枪(21)开始工作，中央控制***(14)控制冷却机(24)开始工作；
中央控制***(14)控制粉末供给装置(23)按照预定流量，向微束等离子枪(21)的喷嘴处送入粉末；
微束等离子枪(21)的微束等离子弧熔化金属粉末，并按照规划路径对工件(26)进行逐层打印，当工件(26)完成加工或中途停止需要铣削加工时，微束等离子枪(21)退回初始位置；
步骤(5)：根据路径规划，中央控制***(14)控制工件基板(8)进行五联动变换调整位置后，立铣铣削加工装置开始工作；
铣削X轴导轨(16)沿着铣削Y轴导轨(15)移动至工件基板(8)的正上方，铣削Y轴导轨(15)沿着铣削Z轴导轨(13)向下移动到预定位置，调整铣削驱动主轴(17)在铣削X轴导轨上的位置，进行对刀；
完成对刀后，铣削驱动主轴(17)沿任意轴方向开始进给，切去成型面表面的带切除的凸起部分；
完成切屑后，铣削X轴导轨(16)、铣削Y轴导轨(15)退回初始位置；
步骤(6)：重复步骤(3)至步骤(5)，直至工件(26)加工完成。
CN201710245796.0A 2017-04-14 2017-04-14 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法 Active CN107009150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710245796.0A CN107009150B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710245796.0A CN107009150B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107009150A true CN107009150A (zh) 2017-08-04
CN107009150B CN107009150B (zh) 2023-06-20

Family

ID=59447048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710245796.0A Active CN107009150B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107009150B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107414151A (zh) * 2017-09-26 2017-12-01 武汉科技大学 3d打印和铣削的增减材复合加工装置
CN107570707A (zh) * 2017-10-27 2018-01-12 广东汉邦激光科技有限公司 等离子增材与激光切削的3d打印设备
CN107598168A (zh) * 2017-10-27 2018-01-19 广东汉邦激光科技有限公司 等离子增材与机械切削的3d打印设备
CN107999753A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 中国兵器装备集团自动化研究所 一种同步反馈增减材协同制造***及其使用方法
CN108393654A (zh) * 2018-01-15 2018-08-14 大连理工大学 一种微细结构的制造方法
CN108555605A (zh) * 2018-07-12 2018-09-21 义乌市晶凯机械设备有限公司 一种激光焊接方法
CN109202076A (zh) * 2018-08-21 2019-01-15 华南理工大学 一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法
CN109513923A (zh) * 2017-09-19 2019-03-26 技术研究组合次世代3D积层造形技术综合开发机构 喷嘴、处理装置及层积造型装置
CN110509567A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 西安交通大学 一种3d成型机及方法
CN114029507A (zh) * 2021-11-08 2022-02-11 福州大学 一种微束等离子选区熔化成形方法及设备
CN114535498A (zh) * 2022-03-03 2022-05-27 南京航空航天大学 一种冷冻砂型增减材复合制造方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101541511A (zh) * 2007-05-30 2009-09-23 松下电工株式会社 叠层成形设备
CN103611990A (zh) * 2013-11-15 2014-03-05 天津大学 一种在通用六轴数控机床上加工螺旋锥齿轮的方法
CN104476196A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 深圳市圆梦精密技术研究院 激光熔融及激光铣削复合3d打印设备
CN104493492A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 华南理工大学 激光选区熔化与铣削复合加工设备及加工方法
CN104493491A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 华南理工大学 一种单缸式激光选区熔化与铣削复合加工的设备与方法
CN104801712A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 华南理工大学 一种激光与微束等离子复合3d打印设备与方法
CN104815985A (zh) * 2015-04-22 2015-08-05 华南理工大学 一种微束等离子3d打印设备与方法
CN204584275U (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 华南理工大学 一种微束等离子3d打印设备
CN105196063A (zh) * 2015-10-15 2015-12-30 上海威研精密科技有限公司 3d打印与铣削复合机床
CN105234538A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 武汉高力热喷涂工程有限责任公司 一种龙门式大功率等离子弧3d打印设备与方法
CN105773073A (zh) * 2015-12-30 2016-07-20 北京航科精机科技有限公司 一种增材制造与铣削加工相结合实现制造复杂金属零件的方法
CN105945578A (zh) * 2016-05-17 2016-09-21 西安智熔金属打印***有限公司 一种电子束复合增材制造装置
CN106166615A (zh) * 2016-08-31 2016-11-30 成都真火科技有限公司 基于层流等离子技术的3d打印设备
CN207272686U (zh) * 2017-04-14 2018-04-27 华南理工大学 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101541511A (zh) * 2007-05-30 2009-09-23 松下电工株式会社 叠层成形设备
CN103611990A (zh) * 2013-11-15 2014-03-05 天津大学 一种在通用六轴数控机床上加工螺旋锥齿轮的方法
CN104493492A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 华南理工大学 激光选区熔化与铣削复合加工设备及加工方法
CN104493491A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 华南理工大学 一种单缸式激光选区熔化与铣削复合加工的设备与方法
CN104476196A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 深圳市圆梦精密技术研究院 激光熔融及激光铣削复合3d打印设备
CN104815985A (zh) * 2015-04-22 2015-08-05 华南理工大学 一种微束等离子3d打印设备与方法
CN104801712A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 华南理工大学 一种激光与微束等离子复合3d打印设备与方法
CN204584275U (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 华南理工大学 一种微束等离子3d打印设备
CN105196063A (zh) * 2015-10-15 2015-12-30 上海威研精密科技有限公司 3d打印与铣削复合机床
CN105234538A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 武汉高力热喷涂工程有限责任公司 一种龙门式大功率等离子弧3d打印设备与方法
CN105773073A (zh) * 2015-12-30 2016-07-20 北京航科精机科技有限公司 一种增材制造与铣削加工相结合实现制造复杂金属零件的方法
CN105945578A (zh) * 2016-05-17 2016-09-21 西安智熔金属打印***有限公司 一种电子束复合增材制造装置
CN106166615A (zh) * 2016-08-31 2016-11-30 成都真火科技有限公司 基于层流等离子技术的3d打印设备
CN207272686U (zh) * 2017-04-14 2018-04-27 华南理工大学 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109513923A (zh) * 2017-09-19 2019-03-26 技术研究组合次世代3D积层造形技术综合开发机构 喷嘴、处理装置及层积造型装置
CN109513923B (zh) * 2017-09-19 2021-04-30 技术研究组合次世代3D积层造形技术综合开发机构 喷嘴、处理装置及层积造型装置
CN107414151A (zh) * 2017-09-26 2017-12-01 武汉科技大学 3d打印和铣削的增减材复合加工装置
CN107570707A (zh) * 2017-10-27 2018-01-12 广东汉邦激光科技有限公司 等离子增材与激光切削的3d打印设备
CN107598168A (zh) * 2017-10-27 2018-01-19 广东汉邦激光科技有限公司 等离子增材与机械切削的3d打印设备
CN107999753B (zh) * 2017-12-01 2020-06-16 中国兵器装备集团自动化研究所 一种同步反馈增减材协同制造***及其使用方法
CN107999753A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 中国兵器装备集团自动化研究所 一种同步反馈增减材协同制造***及其使用方法
CN108393654A (zh) * 2018-01-15 2018-08-14 大连理工大学 一种微细结构的制造方法
CN108555605A (zh) * 2018-07-12 2018-09-21 义乌市晶凯机械设备有限公司 一种激光焊接方法
CN109202076A (zh) * 2018-08-21 2019-01-15 华南理工大学 一种协同控制等离子体机器人增减材复合制造设备及方法
CN110509567A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 西安交通大学 一种3d成型机及方法
CN114029507A (zh) * 2021-11-08 2022-02-11 福州大学 一种微束等离子选区熔化成形方法及设备
CN114535498A (zh) * 2022-03-03 2022-05-27 南京航空航天大学 一种冷冻砂型增减材复合制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107009150B (zh) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107009150A (zh) 一种等离子和多轴数控机床增减材复合3d打印设备与方法
CN106216862B (zh) 一种基于电弧增材和高能束流减材的复合制造方法及装置
CN106964993B (zh) 一种cmt和多轴数控机床的增减材复合3d打印装备与方法
US7185412B2 (en) Multi-axis, processor-controlled, toolhead positioner
CN101817121B (zh) 零件与模具的熔积成形复合制造方法及其辅助装置
KR20200083312A (ko) 적층 제조 중 부품의 변형과 정밀도의 병행 제어 방법
WO2020010908A1 (zh) 一种增减材复合制造设备及制造方法
CN105817625A (zh) 一种熔融涂覆增减材复合成形装置
CN208513645U (zh) 一种增减材复合制造设备
CN107443223A (zh) 一种双工位金属增材与铣磨复合制造设备
CN105522155A (zh) 一种火车轮等离子3d快速成型再制造设备及方法
CN109551760B (zh) 滚动式三维打印装置及其操作方法
CN105312570B (zh) 一种用于零件或模具的增量制造方法
WO2017071316A1 (zh) 基于互联网信号传递的等离子熔融及多轴铣削加工复合3d打印设备
CN109202290A (zh) 一种增减材复合制造装备及方法
CN106064273A (zh) 电子束复合增材制造方法
CN106862568A (zh) 基于电子束熔丝的增减材复合制造装置和方法
CN106976067A (zh) 一种等离子焊和工业机器人增减材复合3d打印设备与方法
CN213795176U (zh) 可交换工位的增减材复合机床
CN108747823A (zh) 一种万能型自动复合砂轮修整机
CN108188606B (zh) 一种结合激光切割和电磁焊接的零件制造设备及方法
CN206825407U (zh) 一种等离子焊和工业机器人增减材复合3d打印设备
CN114851559B (zh) 自由度冗余加工***、轮廓线高精度加工方法及工件
CN105750542A (zh) 一种模具等离子3d打印设备及方法
CN107443075A (zh) 一种复合激光加工的五轴超振声数控机床

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant