[发明专利]一种基于CNC跨尺度变刚度全超声增减材复合制造数控机床

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于CNC跨尺度变刚度全超声增减材复合制造数控机床，包括工作平台、控制器和刀库，工作平台上开设有用于装载物料的料槽，工作平台上设置有多轴机械臂，多轴机械臂的末端连接有超声打印头，超声打印头包括接头和与接头可拆卸连接的作用刀头，刀库内摆放有若干尺寸的作用刀头，若干作用刀头的形状各不相同，且若干作用刀头的径长由微米级到厘米级变化，多轴机械臂和接头分别与控制器连接，控制器控制多轴机械臂的移动路径，控制器指令接头切换不同径长的作用刀头，该设备在同一维度上能实现从微米到厘米级跨尺度增减材制造，提高了打印过程中增减材操作的灵活度，具有打印精度可控和打印效率高的优点。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于CNC跨尺度变刚度全超声增减材复合制造数控机床。

背景技术

传统增材制造是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料或树脂等材料，其通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，出现了超声3D打印技术，其使用超声能量，只需在物料上通过控制超声打印头的移动路径即可打印出3D件。然而现有的超声打印均仅是点连成线、线连成面的方式进行加工，其无法根据加工零件的细微特性来调整加工尺度的调整，存在工作效率低下等问题。尽管市面上使用的数字光投影技术打印机可以通过整面成型的方式来提高打印效率，但仍然只能在单个平面内进行增材制造，无法实现增减材复杂的复合制造以及实现刚度可调、嫁接等操作。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于CNC跨尺度变刚度全超声增减材复合制造数控机床，该设备在同一维度上能实现从微米到厘米级跨尺度增减材制造，提高了打印过程中增减材操作的灵活度，具有打印精度可控和打印效率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种基于CNC跨尺度变刚度全超声增减材复合制造数控机床，包括工作平台、控制器和刀库，所述工作平台上开设有用于装载物料的料槽，所述工作平台上设置有多轴机械臂，所述多轴机械臂的末端连接有超声打印头，所述超声打印头包括接头和与所述接头可拆卸连接的作用刀头，所述刀库内摆放有若干尺寸的作用刀头，若干作用刀头的形状各不相同，且若干作用刀头的径长由微米级到厘米级变化，所述多轴机械臂和所述接头分别与所述控制器连接，所述控制器控制所述多轴机械臂的移动路径，所述控制器指令所述接头切换不同径长的作用刀头。

在一些实施方式中，所述控制器包括CAM数控软件，所述CAM数控软件连接有数控机床，所述数控机床通过所述CAM数控软件输出的打印参数控制所述多轴机械臂的移动路径以及指令所述接头切换不同径长的作用刀头。

在一些实施方式中，所述多轴机械臂包括依次连接的旋转臂，各个旋转臂内设有无刷直流电机，所述无刷直流电机分别与谐波减速器和编码器，所述无刷直流电机、所述谐波减速器和所述编码器分别与所述数控机床连接。

在一些实施方式中，所述编码器包括增量式编码器和绝对值编码器。

在一些实施方式中，所述接头包括设于所述多轴机械臂末端的安装槽，所述安装槽内设有夹持爪和连接有真空机，所述作用刀头的末端设有安装块，所述安装块与所述安装槽适配，所述夹持爪夹持位于所述安装槽内的所述安装块。

在一些实施方式中，所述刀库包括保护壳体，所述保护壳体的一侧设为敞口，所述保护壳体内设置有伺服电机，所述伺服电机的转轴连接有编码盘，所述编码盘的周沿套设有刀盘，所述伺服电机与所述控制器连接，所述控制器驱动所述编码盘转动，所述编码盘控制所述刀盘转动，所述刀盘上挂设有若干尺寸的作用刀头。

在一些实施方式中，所述刀盘的边沿开设有若干缺口，所述若干缺口等距设置，所述作用刀头的顶部的周沿设置有卡环，所述卡环卡设于所述缺口上。

在一些实施方式中，所述敞口朝向所述料槽，所述编码盘的轴向垂直于所述工作台。