[发明专利]一种增减材复合制造设备及制造方法

说明书

本发明涉及一种增减材复合制造设备及制造方法。本发明将增材区和减材区利用工件切换区进行分割，确保了增、减材气氛环境互不干扰，并且工位切换区实现了工件的自动切换，不仅提高了设备的加工效率，同时避免了工件切换对增材单元气氛环境的不良影响，提高了增材制造的工艺稳定性。该设备主要结构包括增材区、减材区以及工件切换区；增材区包括第一密封舱、第一气氛调节系统以及设置在第一密封舱内用于对工件进行增材处理的增材单元；减材区包括用于对工件进行减材处理的减材单元；减材单元位于空气环境中；工件切换区包括第二密封舱、第二气氛调节系统以及设置在第二密封舱内的用于将工件在增材单元和减材单元之间相互传输的托盘式交换台。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种增减材复合制造设备及制造方法。

背景技术

增材制造技术是通过材料的有序累加或堆积形成三维实体，因其材料利用率高、可实现复杂零部件的一体化成形等优势，增材制造技术，尤其金属增材制造技术已步入了航空航天、核能、海洋工程、汽车工程等领域的工业应用阶段。

但是，金属增材制造技术主要通过高温液态金属(如激光金属沉积技术、电弧增材制造技术等)的熔池作为“基本点”，由点到线、到面再到体的过程，成型零件尺寸精度和表面质量偏低成为必然结果。

目前，提出的增减材的复合制造方法将两者优势相结合，既能成形各种复杂结构，又能保证产品表面质量与尺寸精度。

然而，现有的增减材的复合制造设备的增材和减材功能均在同一工位完成，同一工位执行增材和减材两个工艺过程存在以下问题：

对于易氧化材料，如钛合金、高温合金等，低水低氧的高纯度惰性气氛直接影响增材制造制件的材料性能。增材制造毛坯体进行减材时，为保证表面质量，常采用切削液冷却刀具和被加工面。而切削液含水量高，切削液的使用破坏了增材制造惰性气氛，气氛的重新构建耗时长，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种增减材复合制造设备，采用增材工艺和减材工艺分区域进行，确保了增、减材气氛环境互不干扰，工位切换区实现了工件的自动切换，不仅提高了设备的加工效率，同时避免了工件切换对增材单元气氛环境的不良影响，提高了增材制造的工艺稳定性。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供一种增减材复合制造设备，包括增材区、减材区以及工件切换区；

增材区包括第一密封舱、第一气氛调节系统以及设置在第一密封舱内用于对工件进行增材处理的增材单元；

减材区包括用于对工件进行减材处理的减材单元；减材单元位于空气环境中；

工件切换区包括第二密封舱、第二气氛调节系统以及设置在第二密封舱内的用于将工件在增材单元和减材单元之间相互传输的托盘式交换台；

第一气氛调节系统用于保持第一密封舱内的气氛环境始终处于惰性气体保护环境；第二气氛调节系统用于实现第二密封舱内的气氛环境在惰性气体保护环境和空气环境两种状态下快速切换；

第一密封舱和第二密封舱之间、第二密封舱与减材区之间均设置有密封舱门。

优选的，为了使得惰性气氛环境建立时间更短，进一步提高设备的工作效率，上述第一密封舱的容积大于第二密封舱的容积。

进一步地，为了提高设备的利用率，该设备还包括工件暂存区；工件暂存区包括至少一个暂存单元；第二密封舱与工件暂存区之间设置有密封舱门。

进一步地，所述托盘式交换台包括一级平移组件、旋转组件、升降组件、二级平移组件以及拾取组件；