[发明专利]一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成形机及加工方法

说明书

一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成型机和加工方法，包括机箱，所述机床罩内底面设有工作台，机床罩内侧壁设有位于工作台上方的主轴，主轴与驱动器连接，主轴下端装接有切削工作头，主轴一侧设有减材成型刀库，主轴一侧设有外部轴，外部轴上装设有同轴送粉激光喷头，外部轴下方设有CCD相机，同轴送粉激光喷头通过激光光纤激光器连接，同轴送粉激光喷头通过冷水管与冷水机连接，同轴送粉激光喷头通过送粉管与送粉器连接，送粉器通过保护气管与保护气供气装置连接，保护气供气装置通过气管与同轴送粉激光喷头连接。本发明可实现增减材制造的同步交互，提升加工质量和效率。

技术领域

本发明属于增减材设备领域，具体地说是一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成型机及加工方法。

背景技术

传统的激光熔融快速成形技术保留了传统 3D 打印可实现柔性设计和制造、减少产品开发制造的成本以及周期、可一次成形复杂结构零件等一系列优势。但采用激光熔融成形技术加工时，在零件表面流淌有一层质地致密、坚硬的不规则外层面，零件表面存在明显的台阶效应，平整度与光洁度不高，生成的金属制件由于很难再进行后处理，致使所获得的零件产品在精度和表面质量上存在较大的问题，从而严重影响了3D 打印技术在精密零件制造产业上的广泛推广和应用。

数控加工（减材制造）与增材制造的优缺点具有很强的互补关系，数控加工属于“减材加工”，将数控加工与增材制造进行有机集成，以实现增减材制造工艺的复合，不仅能够提高生产效率，降低生产成本，拓宽产品原料加工范围，还可以减少生产过程中切削液的使用，保护环境。尤其是对于经常使用高硬度复合金属材料、机密加工的民航工业以及国防工业，增减材复合加工技术的推广与应用将促使相关产业迎来进一步的飞跃，必将是下一步制造业关注的重点与热点。

增减材复合加工技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新技术。借助于计算机生成的CAD模型，并将其按一定的厚度分层，从而将零件的三维数据信息转换为一系列的二维或三维轮廓几何信息，层面几何信息融合沉积参数和机加工参数生成增材制造加工路径数控代码， 最终成型三维实体零件。然后针对成形的三维的实体零件进行测量与特征提取，并与CAD模型进行对照寻找误差区域后，基于减材制造，对零件进行进一步加工修正，直至满足产品设计要求，由此在同一台机床上可实现“加减法”的加工，是现有的数控切削加工和3D打印组合的混合型方案。这样，对于传统切削加工无法实现的特殊几何构型或特殊材料的零件，近净成形的阶段可由增材制造承担，而后期的精加工与表面处理，则由传统的减材加工承担。由于在同一台机床上完成所有加工工序，不仅避免了原本在多平台加工时工件的夹持与取放所带来的误差积累，提高制造精度与生产效率，同时也节省了车间空间，降低制造成本。

现有的增减材制造设备，结构相对复杂，难以高效率的完成工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成型机，可实现增减材制造的同步交互，既保留了3D打印增材制造的优势也保留传统切削减材加工的技术优势，同时两者互相补充。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成型机，包括机箱，其特征在于，所述机床罩内底面设有工作台，机床罩侧壁设有位于工作台上方的主轴，主轴与驱动器连接，主轴下端装接有切削工作头，主轴一侧设有减材成型刀库，主轴一侧设有外部轴，该外部轴上装设有同轴送粉激光喷头，外部轴下方设有CCD相机，同轴送粉激光喷头通过激光光纤激光器连接，同轴送粉激光喷头通过冷水管与冷水机连接，同轴送粉激光喷头通过送粉管与送粉器连接，送粉器通过保护气管与保护气供气装置连接，保护气供气装置通过气管与同轴送粉激光喷头连接。

所述同轴送粉激光喷头为反射式中空激光光内送粉激光喷头。

所述激光器的壳体包括内层壳体和外层壳体，内层壳体和外层壳体之间形成冷却通道，该激光器的内层壳体和外层壳体之间的冷却通道通过管路与冷水机连接。