CN207696043U - 一种微型增减材复合加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型增减材复合加工机床，属于数控机床领域。该机床主要由床身模块、车床子***、工作台子***、立柱子***、数控柜、打印喷头以及电主轴组成，该机床集成了车削、铣削、3D打印以及3D打印与车削复合加工等四种加工功能。其中，车床子***与工作台子***相配合可实现车削加工，工作台子***与立柱子***和电主轴相配合可实现铣削加工，工作台子***与立柱子***和打印喷头相配合可实现3D打印，车床子***、工作台子***、立柱子***以及打印喷头相配合可实现3D打印与车削复合加工。本机床具有结构微型化、功能复合化的特点，实现了增减材制造的有机结合，可用于小型零部件的车削、铣削加工以及套类零部件的增减材复合加工。

Description

一种微型增减材复合加工机床

技术领域

本实用新型涉及一种微型加工设备，尤其涉及一种微型增减材复合加工机床，适用于套类零部件的一次性制造、零部件的铣削、车削加工以及3D打印。

背景技术

在制造领域，3D打印属于一种增材制造方法，车削、铣削和钻削等则属于一种减材制造方法，而增减材复合加工机床是一种能将增材制造和减材制造两种制造方法有机结合的机床。在微型机床领域，目前国内的微型机床功能单一，要么只有增材制造功能，要么只有减材制造功能，且微型机床的自动化水平较低，大多减材制造类微型机床均采用手动操作的工作方式，生产效率低。国外机床的自动化水平相对较高，也有的复合加工机床实现了增减材制造技术的有机结合，但仍然存在机床价格昂贵、体积庞大等缺点，不利于机床的普及，且国外也很少在微型机床上实现增、减材制造技术的结合。增减材复合制造设备的微型化、多功能化以及大众化已经成为未来微型数控机床发展的一个必要趋势。

实用新型内容

本实用新型涉及一种微型增减材复合加工机床；该机床主要由床身模块、车床子***、工作台子***、立柱子***、数控柜、打印喷头以及电主轴等几部分组成。该机床具有结构微型化的特点，其结构紧凑、整体体积较小、质量轻便，因此可以极大地节约制造成本，便于该微型机床的普及；微型机床集成了车削、铣削、3D打印以及3D打印与车削复合加工等四种增、减材制造方法，实现了增减材制造的有机结合，在一台微型机床上既可单独进行车削、铣削或3D打印，也可以对同一零部件进行增、减材复合加工，极大提高生产效率；该微型增减材复合加工机床配有专门的数控***，所有的加工类型全部实现自动化，可以极大提高加工效率和加工制造质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种微型增减材复合加工机床，其主要包括床身模块、车床子***、工作台子***、立柱子***、数控柜、打印喷头以及电主轴等几个部分，其特征是：所述的床身模块主要包括床身、Z拖板导轨模组、Z拖板驱动单元、X拖板导轨模组以及X拖板驱动单元，所述的Z拖板导轨模组和Z拖板驱动单元安装在床身的下方，并沿床身的纵向水平安装，Z拖板驱动单元推动外部执行部件在Z拖板导轨模组的导轨上左右运动，所述的X拖板导轨模组和X拖板驱动单元水平安装在床身的上表面，并沿床身纵向安装，X拖板驱动单元推动外部执行部件在X拖板导轨模组的导轨上沿导轨的轴向左右运动；所述的车床子***设于床身模块的左端，车床子***主要包括床头箱、主轴驱动电机、主传动轮、从传动轮、传动带、主轴单元、三爪卡盘以及车削工件等，所述的主轴驱动电机通过传动带带动主轴旋转；所述的工作台子***主要包括X拖板、工作台、工作台驱动单元、工作台导轨模组、刀架以及3D打印平板，所述的X拖板底面与X拖板导轨模组的滑块固定连接，X拖板可以沿着X拖板导轨模组的导轨进行左右直线运动，X拖板内部设有X轴驱动单元，X拖板两侧的上部设有一对X轴导轨模组，所述的工作台设于X拖板的上方，工作台的底面与X轴驱动单元的连接座和X轴导轨模组的滑块固定连接，所述的X轴驱动单元推动工作台在X轴导轨模组的导轨上进行直线运动，所述的工作台的一端设有刀架，所述刀架上装夹有车削刀具，所述工作台的另一端设有3D打印平板；所述的立柱子***主要包括Z拖板、立柱、横梁、Y拖板、主轴箱、Y拖板导轨模组、Y拖板驱动单元、主轴箱驱动单元、主轴箱导轨模组以及打印喷头，打印喷头也可以更换为电主轴，所述的Z拖板底面与Z拖板导轨模组的滑块固定连接，Z拖板的上表面与Z拖板驱动单元的螺母固定连接，Z拖板驱动单元推动Z拖板沿着Z拖板导轨模组的导轨直线运动，同时，Z拖板的端部与立柱的下底面固定连接，所述的立柱呈竖直方向安装，其顶部设有横梁，所述的横梁的端面与立柱的侧面固定连接，横梁与Z拖板相互平行，所述的横梁内部设有Y拖板驱动单元，侧面的上下边缘设有一对Y拖板导轨模组，在横梁侧面还设有呈竖直方向安装的Y拖板，所述Y拖板的右侧面同时与Y拖板驱动单元的连接座和Y拖板导轨模组的滑块固定连接，所述Y拖板驱动单元推动Y拖板在Y拖板导轨模组的导轨上沿导轨轴向直线运动，所述Y拖板内部设有主轴箱驱动单元，Y拖板左侧面的两边缘设有一对主轴箱导轨模组，Y拖板左侧面还设有竖直方向安装的主轴箱，所述主轴箱的右侧面同时与主轴箱导轨模组的滑块和主轴箱驱动单元的连接座固定连接，主轴箱驱动单元推动主轴箱在主轴箱导轨模组的导轨上沿着导轨做上下直线运动，所述主轴箱上设有打印喷头，打印喷头与主轴箱之间为可拆卸连接，打印喷头通过主轴箱盖板夹持安装在主轴箱中，并随主轴箱一起上下运动；所述的Z拖板驱动单元、X拖板驱动单元、Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元的结构和组成均相同，只有规格型号的区别，均包括驱动电机、驱动电机安装板、联轴器、连接座、丝杠、螺母以及丝杠支撑座等几部分；所述的Z拖板导轨模组、X拖板导轨模组、Y拖板导轨模组和主轴箱导轨模组的结构和组成也均相同，只有型号规格的差异，它们均包括两根导轨和4个滑块，其中两根导轨相互平行，且导轨和滑块相配合并可沿着导轨做直线运动。

工作原理

本实用新型涉及的微型增减材复合加工机床具有车削加工、铣削加工、3D打印以及车削与3D打印复合加工等四种加工功能。当要进行车削与3D打印复合加工时，该微型机床的所有轴一起联动，其加工原理和过程具体如下：首先，将待加工工件装夹在机床的三爪卡盘上，由车床子***的主轴驱动电机带动主轴和待加工工件旋转，同时，X拖板驱动单元推动工作台子***在机床坐标系的Z轴方向向左运动，工作台驱动单元推动工作台在机床坐标系的X轴方向前后运动，刀架上的车刀对待加工工件的表面进行车削。车削过程结束后，车床子***主轴停止转动，X拖板驱动单元拉动工作台子***向右运动至机床床身的右端，然后停止。随后，Z拖板驱动单元启动，推动立柱子***整体向左运动直至喷头到达待加工工件的待加工位置表面，然后Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元分别驱动Y拖板和主轴箱在机床坐标系的X轴和Y轴方向上运动，此时打印喷头能在XY平面内做二维平面运动，并将喷头的喷嘴对准待加工工件的轴心线位置，即通过以上X拖板驱动单元、Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元，喷头实现了机床坐标系中XYZ三轴联动，并将喷头的喷嘴定位到了待加工工件的待加工表面，并且喷嘴的位置与待加工工件的轴心线处于同一个竖直平面内，即YZ平面内。随后，喷头将打印材料加热熔融后从喷嘴匀速喷出，车床子***的主轴开始带动待加工工件缓慢旋转，从而喷头将加热熔融后的材料涂覆在待加工工件的表面，所涂覆的材料呈圆环状并具有一定厚度，其中加热熔融后的材料与待加工工件本身具有黏附性，待工件旋转一周，喷头即在工件的表面涂覆一圈材料，完成一个工作循环。然后Z拖板驱动单元推动立柱子***整体向左进给一个单位距离，即一圈涂覆材料的宽度，喷头继续在待加工工件表面涂覆另一圈热熔材料，如此循环。待喷头工件表面待加工区域的右端逐渐涂覆加工到工件的左端位置后，主轴箱驱动单元又拉动主轴箱和喷头在机床坐标系的Y轴方向上向上运动一个单位距离，即一圈涂覆层的厚度，然后立柱子***整体又在Z拖板驱动单元的拉动下逐渐向右对工件进行涂覆，如此为一个大循环，直至待加工工件表面所需涂覆加工的部分全部打印完成。最后，根据实际加工要求的不同，可能还需要对工件表面打印层的外表面进行再次加工，以提高工件的表面加工质量，此时就需要在3D打印过程结束后，重新对加工工件的外表面进行一次车削加工，此过程与工件的初次车削过程一致。当只进行车削加工时，该微型机床的立柱子***不工作，其余部分用于实现车床子***中主轴的旋转以及机床坐标X和Z轴的两轴联动，即X拖板和工作台的两轴联动，其中车床子***中主轴驱动电机通过主、从动轮和传动带带动主轴旋转，主轴端部安装有三爪卡盘和待车削工件，三爪卡盘与主轴之间固定连接，待车削工件装夹在三爪卡盘上，从而实现主轴驱动电机带动车削工件旋转，同时X拖板驱动单元和工作台驱动单元分别推动工作台子***和工作台在机床坐标系的Z轴和X轴方向进行往复直线运动，工作台上表面设有刀架，刀架上装夹有车刀，从而Z拖板驱动单元和工作台驱动单元的两轴联动转化为刀架上的车刀在水平面内的二维平面运动，再加上车床子***中主轴的旋转运动，将待车削工件代加工表面的材料一层层去除，实现待车削工件的车削加工；当只进行铣削加工时，微型机床的车床子***、Z拖板驱动单元以及工作台驱动单元不工作，X拖板驱动单元推动工作台子***在机床坐标系的Z轴上水平左右运动，Y拖板驱动单元推动Y拖板以及主轴箱整体在机床坐标系的X轴方向上前后运动，同时主轴箱驱动单元推动主轴箱在机床坐标系的Y轴方向上下运动，待铣削工件装夹在工作台另一端的上表面随工作台一起运动，将主轴箱上安装的打印喷头更换为电主轴，电主轴上安装有铣削刀具，并随电主轴一起旋转，Y拖板驱动单元和主轴箱驱动单元对Y拖板和主轴箱的推动作用，使固定在主轴箱上的电主轴实现XY平面内的二维运动，再加上工作台上待铣削工件在机床Z轴方向的左右运动，实现了X、Y、Z三轴联动以及电主轴的旋转运动，最终实现待铣削工件的铣削加工；当只进行3D打印时，该微型机床需要工作的部分与上述铣削加工过程一样，只是电主轴又更换为了打印喷头，打印喷头将粉末或丝状材料加热熔融后由喷嘴挤出，此外，与铣削加工相比，还要在机床工作台上装夹铣削工件的位置水平放置一块3D打印平板作为3D打印的载物平面，此时，打印喷头在X方向上的前后运动与工作台在Z方向上的左右运动实现X、Z平面内的二维平面运动，从而喷头将喷出的熔融材料涂覆在一个XZ平面上，即3D打印平板表面，每打印完成一个二维平面，主轴箱驱动单元便拉动主轴箱和打印喷头一起向上运动一个层高的距离，完成一个工作循环，直到在打印平台上打印出整个物体为止。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1.该机床具有结构微型化的特点，其结构紧凑，整体体积较小，质量轻便，因此可以极大地节约制造成本，便于该微型机床的普及；

2.微型机床集成了车削加工、铣削加工、3D打印以及车削与3D打印复合加工等四种增、减材制造方法，并能实现增减材制造的有机结合，在一台微型机床上既可单独进行车削、铣削或3D打印，也可以对同一零部件进行增、减材复合加工，极大提高生产效率；

3.该微型增减材复合加工机床配有专门的数控***，所有的加工类型全部实现自动化，可以极大提高加工制造质量和生产效率。

附图说明：

图1是本实用新型中机床各子模块的平面结构示意图；

图2是机床坐标系示意图；

图3是床身模块结构示意图；

图4是车床子***结构示意图；

图5是工作台子***结构示意图；

图6是机床床身结构示意图；

图7是机床各驱动单元的结构示意图；

图8是机床各导轨模组的结构示意图；

图9是立柱子***结构示意图；

图10是车削与3D打印复合加工的原理示意图。

图中，1.床身模块，101.床身，102.Z拖板驱动单元，103.Z拖板导轨模组，104.X拖板驱动单元，105.X拖板导轨模组，2.车床子***，201.床头箱，202.主轴驱动电机，203.主动轮，204.传动带，205.从动轮，206.主轴，207.三爪卡盘，208.待加工工件，3.工作台子***，301.X拖板，302.工作台，303.刀架，304.工作台驱动单元，305.工作台导轨模组，306.车刀，307.3D打印平台，4.立柱子***，401.Z拖板，402.立柱，403.横梁，404.Y拖板，405.主轴箱，406.主轴箱盖板，407.Y拖板驱动单元，408.主轴箱驱动单元，409.Y拖板导轨模组，410.主轴箱导轨模组，411.打印喷头，5.数控柜，6.电主轴，7.导轨，8.滑块，9.驱动电机，10.驱动电机安装板，11.联轴器，12.丝杠支撑座，13.连接座，14.螺母，15.丝杠，16.打印材料。

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

具体实施方式

实施例1

在图1中，数控柜5上表面的右侧设有床身模块1，所述的床身模块1主要包括床身101、Z拖板驱动单元102、Z拖板导轨模组103、X拖板驱动单元104以及X拖板导轨模组105，所述床身101的中部设有一个矩形通孔，床身101中部的矩形通孔中设有Z拖板驱动单元102和Z拖板导轨模组103，所述Z拖板驱动单元102的驱动电机、丝杠支撑座均与床身101固定连接，Z拖板驱动单元102的螺母在丝杠的推动下可以沿丝杠的轴向直线运动，所述Z拖板导轨模组103的导轨与床身101固定连接，Z拖板导轨模组103的滑块与导轨相互配合，且滑块沿着导轨的轴向直线运动，所述的床身101的上部设有X拖板驱动单元104和X拖板导轨模组105，所述X拖板驱动单元104的驱动电机安装板和丝杠支撑座均与床身101固定连接，并与Z拖板驱动单元102同向布置，所述X拖板导轨模组105的导轨与床身101上表面固定连接，X拖板导轨模组105的滑块和导轨相互配合，滑块在导轨上左右直线运动，X拖板导轨模组105与Z拖板导轨模组103安装方向一致，均沿床身101的纵向布置，所述床身模块1的左端设有车床子***2，所述的车床子***2主要包括床头箱201、主轴驱动电机202、传动带204、主轴206、三抓卡盘207、工件208以及中间传动件，其中主轴驱动电机202通过中间传动件带动三抓卡盘207以及工件208旋转，所述床头箱201的底面与床身101之间固定连接，所述床身模块1的右侧上表面设有工作台子***3，所述的工作台子***3主要包括X拖板301、工作台302、刀架303、工作台驱动单元304以及工作台导轨模组305，所述X拖板301的底面同时与床身模块1中X拖板导轨模组105的滑块以及X拖板驱动单元104的连接座固定连接，通过X拖板驱动单元104的驱动，所述的工作台子***3整体随X拖板导轨模组105的滑块在床身模块1的上表面左右运动，所述X拖板301的中部设有垂直于纸面方向的工作台驱动单元304，X拖板301上表面的两侧设有一对工作台导轨模组305，所述工作台导轨模组305的轴向垂直于纸面，X拖板301上方设有工作台302，所述工作台302的纵向方向垂直于纸面，所述工作台302的下表面同时与工作台导轨模组305的滑块和工作台驱动单元304的连接座固定连接，工作台驱动单元304通过其螺母和连接座推动工作台302随工作台导轨模组305的滑块一起沿着工作导轨模组305的导轨运动，所述工作台302上表面的前端设有刀架303，所述刀架303上装有车刀，刀架303与工作台302之间为可拆卸连接，所述床身模块1的中部设有立柱子***4，所述的立柱子***4主要包括Z拖板401、立柱402、横梁403、Y拖板404、主轴箱405、主轴箱盖板406、Y拖板驱动单元407、主轴箱驱动单元408、Y拖板导轨模组409、主轴箱导轨模组410以及打印喷头411，所述Z拖板401的底面与Z拖板导轨模组103的滑块固定连接，Z拖板401的侧面与Z拖板驱动单元102的螺母固定连接，Z拖板401的上表面设有立柱402，所述立柱402的底面与Z拖板401上表面固定连接，立柱402的上端设有横梁403，所述横梁403垂直于纸面，横梁403的中间矩形槽内设有Y拖板驱动单元407，横梁403左侧面的上下两边缘设有一对互相平行的Y拖板导轨模组409，横梁403的左侧面还设有Y拖板404，所述Y拖板404的纵向方向竖直向下，Y拖板404的右侧面同时与Y拖板导轨模组409的滑块和Y拖板驱动单元407的连接座固定连接，所述Y拖板导轨模组409的导轨与横梁403之间固定连接，所述Y拖板驱动单元407的驱动电机、丝杠支撑座均与横梁403的矩形槽内侧面固定连接，Y拖板驱动单元407通过连接座推动Y拖板404、主轴箱405、打印喷头411以及主轴箱驱动单元408、主轴箱导轨模组410一起随着Y拖板驱动单元407的滑块沿着Y拖板导轨模组409的导轨运动，运动方向垂直于纸面，所述Y拖板404内侧设有竖直向下安装的主轴箱驱动单元408，Y拖板404左侧设有一对主轴箱导轨模组410，Y拖板404的左侧设有主轴箱405和打印喷头411，所述的主轴箱405的右侧面同时与主轴箱导轨模组410的滑块和主轴箱驱动单元408的连接座固定连接，所述的主轴箱导轨模组410的导轨与Y拖板404的左侧面固定连接，所述的主轴箱驱动单元408的驱动电机安装板和丝杠支撑座分别与Y拖板404上端面和内侧面固定连接，主轴箱驱动单元408通过其自身的连接座推动主轴箱405以及打印喷头411随着主轴箱导轨模组410的滑块一起沿主轴箱导轨模组410的导轨上下运动，所述主轴箱405内设有打印喷头411，打印喷头411通过夹持固定在主轴箱405上，所述的数控柜5上表面的左侧还放置一个电主轴6，所述电主轴6上可以安装铣刀和钻头，电主轴6也可装夹到主轴箱405中，此时立柱子***4具有铣削功能。

在图2中，以床身101上表面左边缘线的中点0为机床原点，沿床身101的纵向从原点0指向床身101的右端，为机床坐标系的Z轴，从机床原点0竖直向上的方向为机床坐标系的Y轴，从机床原点0沿床身101上表面左边缘线指向床身101前侧的方向为机床坐标系的X轴，所述的机床X轴、Y轴和Z轴三者之间相互垂直，共同构成机床的坐标系。

在图3中，机床的床身模块主要由床身101、Z拖板驱动单元102、Z拖板导轨模组103、X拖板驱动单元104以及X拖板导轨模组105等五部分组成，所述的床身1的中部开有一个贯通前后两侧面的矩形孔，矩形孔底面的前后两边缘设有一对沿床身101纵向方向布置的Z拖板导轨模组103，所述Z拖板导轨模组103的两根导轨沿床身101纵向的两边对称布置，Z拖板导轨模组103的两根导轨均与床身101中部矩形通孔的底面固定连接，Z拖板导轨模组103的滑块沿着床身101纵向在Z拖板导轨模组的导轨上左右移动；床身101的中部沿床身101纵向设有Z拖板驱动单元102，所述的Z拖板驱动单元102的驱动电机和丝杠支撑座分别与床身101的右端面和床身中部矩形通孔的底面固定连接，Z拖板驱动单元102的螺母能在床身101中部矩形通孔内沿床身101纵向左右移动，床身101上侧的中间位置设有X拖板驱动单元104，所述的X拖板驱动单元104沿床身101的纵向布置，X拖板驱动单元104的驱动电机安装板和丝杠支撑座分别与床身101的右端面和床身101上部矩形槽的底面固定连接，X拖板驱动单元104的螺母沿着床身101的纵向方向在床身101上部的矩形槽中左右移动，床身101上表面的前后两边缘设有一对X拖板导轨模组105，所述的X拖板导轨模组105的两根导轨沿床身101的纵向两边对称布置，X拖板导轨模组105的两根导轨均与床身101的上表面固定连接，X拖板导轨模组105的滑块沿着床身101的纵向在X拖板导轨模组105的导轨上左右移动。

在图4中，机床的车床子***主要包括床头箱201、主轴驱动电机202、主动轮203、传动带204、从动轮205、主轴206、三爪卡盘207以及工件208，所述的床头箱201下部设有一个贯穿前后两面的矩形通孔，床头箱201的左侧面还设有一个圆柱孔并与床头箱201下部的矩形孔相贯通，在矩形孔中设有主轴驱动电机202，所述主轴驱动电机202的电机轴穿过床头箱201侧面下部的圆柱孔，主轴驱动电机202与床头箱201矩形孔的侧面固定连接，主轴驱动电机202的电机轴上设有主动轮203，所述的主动轮203与主轴驱动电机202通过螺栓连接，床头箱201上部设有一个贯穿左右两侧面的圆柱形通孔，通孔内设有主轴206，所述主轴206的左端与从动轮205之间通过键连接，所述从动轮205与主动轮203之间通过传动带204连接，主轴206的右端设有三爪卡盘207，所述三爪卡盘207与主轴206之间固定连接，三爪卡盘207上装夹有工件208，所述的主轴驱动电机202通过主动轮203、传动带204、从动轮205以及主轴206最终带动三爪卡盘207和工件208一起旋转。

在图5中，X拖板301的上表面沿其纵向方向设有一矩形槽，在X拖板301的矩形槽内设有工作台驱动单元304，所述的工作台驱动单元304沿X拖板301纵向布置，工作台驱动单元304的驱动电机安装板和丝杠支撑座分别与X拖板301的端面和矩形槽底面固定连接，X拖板301上表面的两侧边缘设有一对工作台导轨模组305，所述的工作台导轨模组305的导轨与X拖板301的上表面固定连接，X拖板301的上方设有工作台302，所述的工作台302与X拖板301同向布置，工作台302的下表面同时与工作台导轨模组305的滑块和工作台驱动单元304的连接座固定连接，工作台驱动单元304通过其自身的螺母和连接座推动工作台302和刀架303随工作台导轨模组305的滑块一起沿着工作台导轨模组305的导轨直线运动，工作台302上表面右端设有刀架303，所述刀架303上装有车刀306，刀架303与工作台302之间为可拆卸连接，工作台302上表面的左端设有3D打印平台307，用于机床的3D打印，刀架303上设有车刀306，用于工件的外圆车削加工。

在图6中，床身101上表面设有一个沿床身101纵向的矩形槽，矩形槽在靠近床身101右端的地方设有一个隔板，隔板的中间位置设有一圆柱形通孔，床身101上表面的两侧边缘分别设有一个长方形凹槽用于安装X拖板导轨模组的导轨，床身101的中部设有一个贯穿前后两侧面的矩形通孔，矩形通孔将作为机床立柱子***中Z拖板的运动空间，在矩形通孔底面的前后两边缘还设有两个长方形的凹槽用于安装Z拖板导轨模组的导轨，且两长方形凹槽均沿床身101的纵向方向对称布置在床身的两侧，床身101右端面的中部还设有一个矩形沉头孔和一个圆柱形通孔，用于安装Z拖板驱动单元的驱动电机，Z拖板驱动单元的丝杠、螺母、连接座以及丝杠支撑座均安装在床身101下部的矩形通孔内部，床身101的左侧还延伸出一矩形平板，矩形平板的上侧面用于与机床的床头箱连接。

在图7中，机床各轴的驱动单元的结构和组成均相同，各轴驱动单元主要包括驱动电机9、驱动电机安装板10、联轴器11、丝杠支撑座12、连接座13、螺母14以及丝杠15，所述的驱动电机9安装在驱动电机安装板10的一个侧面，所述的驱动电机安装板10的中心位置设有一个圆柱形通孔，驱动电机9的电机轴穿过通孔与联轴器11连接，所述联轴器11的另一端与丝杠15连接，所述的丝杠15的两端分别设有一个丝杠支撑座12，丝杠的中间位置还设有螺母14和连接座13，螺母14与连接座13之间固定连接，各驱动单元与外部设备连接时，驱动电机安装板10和两个丝杠支座12同时与外部结构固定连接，连接座13与外部执行件固定连接，驱动电机9通过联轴器11、丝杠15、螺母14以及连接座13，将驱动电机9自身的旋转运动转化为螺母、连接座以及外部执行件一起沿着丝杠轴线的直线运动。

在图8中，机床各导轨模组均包括两根导轨7和4个滑块8，其中，两根导轨7相互平行，导轨7和滑块8相互配合，滑块8能沿着导轨7的轴向直线运动，在机床中，各导轨模组的组成和结构均相同，其中导轨与外部结构固定连接，滑块与外部执行件固定连接，使外部执行件能沿着导轨直线运动。

在实施例1中，机床进行车削加工的过程如下：车床子***2的主轴驱动电机202通过传动带204带动工件208旋转，同时X拖板驱动单元104通过其螺母和连接座将其驱动电机的旋转运动最终转化为工作台子***3整体在机床Z方向上的直线运动，工作台驱动单元304则通过其螺母和连接座推动工作台302以及刀架303在机床坐标系的X方向沿着工作台导轨模组305的导轨直线运动，X拖板驱动单元104和工作台驱动单元304的驱动最终带动刀架303上装夹的车刀306实现机床XZ平面内的二维平面运动，再加上工件自身的旋转运动，最终实现工件的车削加工。

在图9中，机床的立柱子***主要包括Z拖板401、立柱402、横梁403、Y拖板404、主轴箱405、主轴箱盖板406、Y拖板驱动单元407、主轴箱驱动单元408、Y拖板导轨模组409、主轴箱导轨模组410以及打印喷头411，所述Z拖板401的侧面设有一矩形挡块，矩形挡块的中央设有一圆柱形通孔用于安装Z拖板驱动单元的螺母，Z拖板401上表面的一端设有立柱402，所述立柱402的底面与Z拖板401上表面固定连接，立柱402的上端设有横梁403，所述横梁403的端面与立柱402上部的侧面固定连接，横梁403的侧面设有一个矩形槽，矩形槽沿横梁403的轴向布置，横梁403内设有Y拖板驱动单元407，所述Y拖板驱动单元407的驱动电机与立柱402的左侧面固定连接，且驱动电机的电机轴穿过立柱402与Y拖板驱动单元407的联轴器相连接，所述Y拖板驱动单元407的两个丝杠支撑座均与横梁403上矩形槽的内侧面固定连接，Y拖板驱动单元407的螺母在横梁403的矩形槽内沿丝杠轴线方向直线运动，横梁403前侧的上下两边缘设有一对互相平行的Y拖板导轨模组409，所述Y拖板导轨模组409的两根导轨与横梁403前侧的上下两边缘固定连接，横梁403的前侧还设有Y拖板404，所述Y拖板404的纵向方向竖直向下，Y拖板404的后侧同时与Y拖板导轨模组409的滑块和Y拖板驱动单元407的连接座固定连接，Y拖板驱动单元407通过连接座推动Y拖板404、主轴箱405、打印喷头411以及主轴箱驱动单元408、主轴箱导轨模组410整体随着Y拖板驱动单元407的滑块沿着Y拖板导轨模组409的导轨运动，所述Y拖板404内侧设有竖直向下安装的主轴箱驱动单元408，Y拖板404前侧的左右两边缘设有一对主轴箱导轨模组410，Y拖板404的前侧设有主轴箱405和打印喷头411，所述的主轴箱405的后侧同时与主轴箱导轨模组410的滑块和主轴箱驱动单元408的连接座固定连接，所述的主轴箱导轨模组410的滑块与Y拖板404的后侧固定连接，所述的主轴箱驱动单元408的驱动电机安装板和丝杠支撑座分别与Y拖板404的上端面和矩形槽的内侧面固定连接，主轴箱驱动单元408通过其自身的连接座推动主轴箱405以及打印喷头411随着主轴箱导轨模组410的滑块一起沿主轴箱导轨模组410的导轨上下运动，所述主轴箱405内设有打印喷头411，打印喷头411通过主轴箱盖板406夹持固定在主轴箱405上，打印喷头411与主轴箱405之间为可拆卸连接，主轴箱405上打印喷头411的安装孔也可安装电主轴，即主轴箱405上的打印喷头411可更换为电主轴。

在图10中，圆柱形的待加工工件208的外表面有一个环状的矩形缺口，此缺口即为待加工工件208的待打印区域，当要对待加工工件208进行3D打印时，打印喷头411的喷嘴首先移动至待加工工件208矩形缺口的右侧，停留在待打印外表面的上方并使打印喷头411的喷嘴离待打印区域的外表面有一个微小的距离，待加工工件208通过机床三爪卡盘的带动缓慢旋转，旋转速度具体有控制***控制，同时打印喷头411将已经加热熔融的打印材料16从打印喷头411的喷嘴匀速喷出并挤压黏附在待加工工件208缺口的外表面，待工件缓慢旋转一周，打印材料16在打印区域的外表面涂成一个圆环状，并具有一定的厚度和宽度，打印完成一个圆环后，喷头411向待加工工件208的左侧移动一个圆环宽度的距离，继续打印第二圈，如此循环直到打印喷头411打印到待加工工件208打印区域的最左端为止，此时即在待加工工件208的打印区域打印完成了一层打印材料16，并已经将工件打印区域的外表面覆盖，根据实际打印需要，如果打印一层的厚度还不够，则又从工件的左端循环打印到工件右端，如此循环打印出整个零件，最后还可根据对零件的实际加工要求选择性地继续对打印完成的工件进行一次车削加工，以使加工出来的工件表面更加光整，其中工件的车削加工工程与实施例1中的车削加工过程一致。

在实施例2中，机床进行铣削加工的过程如下：车床子***2、Z拖板驱动单元102和工作台驱动单元304均不工作，将立柱子***4中主轴箱405上安装的打印喷头411更换为电主轴6，并在电主轴6上安装铣刀，同时在工作台子***3的工作台302上表面与刀架303相对的一侧装夹好待铣削工件，此时X拖板驱动单元104、Y拖板驱动单元407、主轴箱驱动单元408以及电主轴6一起工作，其中电主轴6带动铣刀旋转，X拖板驱动单元104和Y拖板驱动单元407分别驱动工作台子***3和Y拖板404在机床坐标系的Z轴和X轴方向直线运动，实现电主轴6上的铣刀在XZ平面的二维铣削运动，每铣削完一层，主轴箱驱动单元408又推动主轴箱405以及电主轴6一起向下进给一个单位，即向机床坐标系的-Y轴方向进给一个单位，直到最终完成整个零件的铣削加工。

在实施例2中，机床进行3D打印的过程如下：与机床进行铣削加工的过程类似，机床进行3D打印时只是将主轴箱405上安装的电主轴6更换为打印喷头411，并将工作台302上装夹的铣削工件更换为3D打印平台307，机床工作时，打印喷头411将打印材料熔融后从喷嘴连续匀速挤出，同时3D打印平台307随工作台302一起在机床Z方向直线运动，主轴箱405和打印喷头411则随Y拖板404一起在机床的X轴方向上直线运动，从而实现打印喷头411在XZ平面内的二维运动并将打印喷头411喷嘴喷出的熔融材料涂覆在3D打印平台307上，形成一个二维图形并具有一定层高，接着主轴箱驱动单元408拉动主轴箱405以及打印喷头411一起向上进给一个层高的距离，继续对零件的第二层进行打印，如此为一个循环直至将整个零件打印完成为止。

在实施例2中，机床进行车削与3D打印复合加工的过程如下：首先，将待加工工件208装夹在机床的三爪卡盘207上，由车床子***2的主轴驱动电机202带动主轴206和待加工工件208旋转，同时，X拖板驱动单元104推动工作台子***3在机床坐标系的Z轴向左运动，工作台驱动单元304推动工作台302在机床坐标系的X轴方向上前后运动，刀架303上的车刀306对待加工工件208的表面进行车削。车削过程结束后，车床子***2的主轴206停止转动，X拖板驱动单元104拉动工作台子***3向右运动至机床床身101的右端，然后停止。随后，Z拖板驱动单元102启动，推动立柱子***4整体向左运动直至打印喷头411到达待加工工件208的待加工位置表面，然后Y拖板驱动单元407和主轴箱驱动单元408分别驱动Y拖板404和主轴箱405在机床坐标系的X轴向和Y轴方向上运动，从而打印喷头411此时能在XY平面内做二维平面运动，并将打印喷头411的喷嘴对准待加工工件208的轴心线位置，即通过以上X拖板驱动单元104、Y拖板驱动单元407和主轴箱驱动单元408，打印喷头411实现了机床坐标系中XYZ三轴联动，并将打印喷头411的喷嘴定位到了待加工工件208的待加工表面，并且喷嘴的位置与待加工工件208的轴心线处于同一个竖直平面内，即YZ平面内，随后打印喷头411将打印材料加热熔融后从喷嘴匀速喷出，车床子***2的主轴206开始带动待加工工件208缓慢转动，从而打印喷头411将加热熔融后的打印材料涂覆在待加工工件208的表面，所涂覆的材料呈圆环状并具有一定厚度，其中加热熔融后的打印材料与待加工工件208之间具有黏附性，待加工工件208每旋转一圈，打印喷头411即在工件的表面涂覆一圈材料，完成一个工作循环。然后Z拖板驱动单元102推动立柱子***4整体向左进给一个单位距离，即一圈涂覆材料的宽度，打印喷头411继续在待加工工件208表面涂覆另一圈热熔材料，如此循环。待打印喷头411从待加工工件208待加工区域的右端逐渐涂覆加工到待加工区域的左端位置后，主轴箱驱动单元408又拉动主轴箱405和打印喷头411在机床坐标系的Y轴方向上向上运动一个单位距离，即一圈涂覆层的厚度，然后打印喷头411又在Z拖板驱动单元102的拉动下逐渐向右对待加工工件208进行涂覆，如此为一个大循环，直至待加工工件208表面所需涂覆加工的部分全部打印完成。最后，根据实际加工要求的不同，如果还需要对工件打印层的外表面进行光整加工，以提高工件的表面加工质量，此时就需要在3D打印过程结束后，重新对加工工件的外表面进行一次车削加工，此过程与工件的初次车削过程一致。

Claims (4)

1.一种微型增减材复合加工机床，包括床身模块、数控柜、车床子***、立柱子***、工作台子***、打印喷头以及电主轴，其特征是：数控柜上表面设有机床的床身模块，床身模块的床身中部开有一个贯通前后两面的矩形孔，矩形孔底面的前后两边缘设有一对沿床身纵向方向布置的Z拖板导轨模组，Z拖板导轨模组的滑块沿着床身纵向在Z拖板导轨模组的导轨上左右移动；床身的中部沿床身纵向设有Z拖板驱动单元，床身上侧的中间位置设有X拖板驱动单元，X拖板驱动单元沿床身的纵向布置，床身上表面的前后两边缘设有一对X拖板导轨模组，X拖板导轨模组的两根导轨沿床身的纵向两边对称布置，床身模块的左端设有车床子***，车床子***通过两级传动带将主轴驱动电机的旋转运动转化为工件的旋转运动，床身模块的上方设有工作台子***，工作台子***的工作台驱动单元推动工作台在机床的X轴向上做直线运动，同时X拖板驱动单元推动工作台子***在机床Z轴方向上直线运动，工作台子***中工作台上表面的一端设有刀架，床身模块中床身中部的矩形通孔内设有立柱子***的Z拖板，Z拖板与床身模块中Z拖板驱动单元的螺母固定连接，Z拖板驱动单元推动立柱子***整体在床身中部的矩形孔内左右运动，立柱子***中Z拖板后端的上表面设有立柱，立柱上部的前侧设有横梁，横梁内部设有Y拖板驱动单元，横梁左侧面设有Y拖板导轨模组以及Y拖板，Y拖板导轨模组沿横梁轴向水平布置，Y拖板呈竖直方向布置，Y拖板右侧面与Y拖板驱动单元的连接座固定连接，Y拖板内部设有竖直方向安装的主轴箱驱动单元，Y拖板的左侧面设有主轴箱，主轴箱的右侧面与Y拖板驱动单元的连接座固定连接，主轴箱上设有打印喷头和电主轴的安装孔，在数控柜上表面的左侧放置有一个电主轴。

2.根据权利要求1所述的微型增减材复合加工机床，其特征是：车床子***中的主轴驱动电机是直流电机，或者是伺服电机，Z拖板驱动单元、X拖板驱动单元、工作台驱动单元、Y拖板驱动单元以及主轴箱驱动单元中的驱动电机是伺服电机，或者是步进电机。

3.根据权利要求1所述的微型增减材复合加工机床，其特征是：机床配有专门的数控柜，数控柜中设有数控***，机床加工过程全自动化。

4.根据权利要求1所述的微型增减材复合加工机床，其特征是：机床立柱子***中的喷头采用电加热，或者是激光熔融的方式对打印材料加热熔融，喷头所使用的材料是塑料，或者是金属，打印材料呈粉末状，或者是丝状。