[发明专利]一种增减材一体制造的加工设备

说明书

本发明公开了一种增减材一体制造的加工设备，用于对工件进行加工，包括：床身；增材机构，设置于床身上部的一侧，用于对粉末材料进行堆叠从而形成原始工件；搬运机构，设置于床身上部的中间部位，用于对原始工件进行搬移；伺服电机，与搬运机构连接，驱动搬运机构完成原始工件的搬运；第一隔离门，设置于增材机构与搬运机构之间，用于隔开增材机构与搬运机构；减材机构，设置于床身上部的另一侧，用于对搬移后的原始工件进行减材加工从而形成成型工件；第二隔离门，设置于搬运机构与减材机构之间，用于隔开搬运机构与减材机构；以及计算机，用于对增材机构、搬运机构和减材机构的运行进行控制。

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种增减材一体制造的加工设备。

背景技术

与传统的减材制造相比，增材制造具有材料利用率高，自动化程度高，加工效率高等优点。增材制造技术的研究源于上个世纪80年代中期。早期的增材制造技术主要应用于进行结构、装配、产品功能验证与测试，使用的材料仅局限于塑料、纸制品、聚合物等。随着技术的发展，增材制造技术的研究越来越集中于功能性复合材料，但是几乎所有的增材制造技术，几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，需要进行后处理，包括热处理、机加工和抛光加工。这是由于其本身离散化过程中大都采用STL格式和二维的分层技术，从而造成尺寸的误差和阶梯效应。一般来说，分层厚度越小，精度越高，但同样所需的时间也越长，从而增加了成本。而传统的机加工尤其是数控加工具有高精度、高效率、加工柔性好、工艺规划简单等特点，正好能够弥补增材制造技术的缺点。因此，将增材制造和减材制造(CNC)有效的结合，产生一种新的复合加工技术，具有广阔的应用前景。

目前的机械加工领域，基于增减材制造的复合加工技术主要有：

方法1.形状沉积制造技术(SDM)，所用材料分为成形材料和支撑材料，包括不锈钢、钛合金、铝合金、铜合金等，基本过程是每沉积一层材料，用数控加工的方法将该层零件或支撑材料切削加工成形到零件的表面外形后继续下一层沉积，最后去除支撑材料。传统的装夹方式，即使用传统夹具对薄壁框类零件的外边缘进行夹紧，该技术的成型原理是在每沉积一层材料时就要进行一次切削加工，这虽然可以保证工件的表面精度但这也是其一大缺点，即工艺过程冗长，成型时间长。

方法2.模具形状沉积制造技术(Mold SDM)，是在形状沉积制造基础上演变而来的。可以简单地把工艺过程划分为四步：采用SDM技术逐层叠加成型；去除支撑材料；注塑/浇注；去除模具材料，机加工最终成形。但其缺点是一是可使用的材料种类少；二是额外的注塑/浇注和模具去除部分增加了成型过程时间；三是成型件尺寸较小。

方法3.基于堆焊的混合加工系统(ArcHLM)，整个过程可以分为三个部分：零件的近净成形；热处理；对近净成形零件精加工。由于采用堆焊而不是激光沉积成型，该系统不适应于具有过度复杂和精细结构零件，同时不能成形不同成分和组织的梯度功能材料结构。

综上可知现有技术的主要缺点为：

1.现有增减材加工技术设备对可加工材料的种类选择范围较小；

2.加工成形时间长，制造效率不高；

3.加工零件的外形受限较大、粗精加工方式受局限。

因此，需要设计一种加工设备来解决这些问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种增减材一体制造的加工设备。