[发明专利]一种并联增减材复合制造机床及其复合制造方法

说明书

本发明属于机床设计领域，涉及一种并联增减材复合制造机床及其复合制造方法。本发明公开一种并联增减材复合制造机床，该机床包括床身(1)和工作台(2)，其特征在于：床身(1)顶部设有并联机构(3)，并联机构(3)包括增材制造模块(4)和减材制造模块(5)，增材制造模块(4)位于并联机构(3)的一侧，减材制造模块(5)位于并联机构(3)的另一侧，工作台(2)位于并联机构(3)下方。本发明无需换刀机械手即可通过控制系统很快捷地实现增减材制造过程的交替与更换，可以有效提高加工效率以及保证复杂零件加工精度，从而缩短制造周期，提高机床加工复杂零件的适应范围。

技术领域

本发明属于机床设计领域，特别涉及一种并联增减材复合制造机床。

背景技术

増材制造技术经过几十年的发展，在制造复杂结构零件方面相对于传统加工方式展现出了巨大优势。由于其具有制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。但是目前这项技术仍然存在表面质量相对较差、尺寸精度较低、零件材料致密性较低等缺点，加工出来的零件难以直接用于实际应用中，在通过增材制造方法完成零件成型后往往需要利用车削、铣削、磨削等减材制造方法进行减材制造，以达到零件所需的表面质量与尺寸精度。然而，对于结构复杂的零件表面，常因工件结构的干涉而无法实现复杂表面的减材制造，并且，增材制造与减材制造分别进行，需要重新装夹、定位，这样会影响加工精度与加工效率。因此，单一的増材制造或者单一的减材制造均无法胜任结构复杂(特别是带有复杂内表面结构的零件)、表面质量要求高、尺寸精度要求高的零件的快速高效生产，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的是为了有效解决当前増材制造设备制造出的零件难以直接用于实际生产的问题，提供了一种并联增减材复合制造机床，将増材制造模块和减材制造模块集成到并联机构上，根据CAD模型数据进行増材制造和减材制造的交替，利用并联机构无累积误差、精度较高的特点，进行复杂曲面零件的一次性成型制造，无需二次加工，并且无需换刀机械手即可实现增材制造模块与减材制造模块功能的自动更换，可以有效提高复杂零件的加工效率与成型精度。

根据本发明提供的第一种实施方案：

一种并联增减材复合制造机床，该机床包括床身和工作台。床身顶部设有并联机构。并联机构包括增材制造模块和减材制造模块。增材制造模块位于并联机构的一侧(例如右侧)，减材制造模块位于并联机构的另一侧(例如左侧)。工作台位于并联机构下方。

在本发明中，并联机构还包括滑台、连杆、动平台和导轨。导轨固定在床身上。滑台与导轨连接。连杆连接滑台和动平台。增材制造模块和减材制造模块设置在动平台上。

作为优选，连杆通过第一虎克铰与滑台连接。动平台通过第二虎克铰与连杆连接。

在本发明中，并联机构包括2-20个滑台，优选3-10个滑台，更优选4-8个滑台。每个滑台配有独立的导轨，滑台在导轨上滑动。每一个滑台与一根连杆连接。

作为优选，并联机构还包括滑台驱动装置，每台滑台驱动机构驱动一个滑台。

在本发明中，增材制造模块包括送粉管、喷嘴总成固定装置、伸缩气杆固定装置、伸缩气杆、喷嘴总成。送粉管位于喷嘴总成固定装置上方且与喷嘴总成相连。喷嘴总成固定在喷嘴总成固定装置下方。喷嘴总成固定装置与伸缩气杆固定连接。伸缩气杆固定在伸缩气杆固定装置上。伸缩气杆固定装置固定在并联机构的动平台上。

作为优选，伸缩气杆的数量为2-10根，优选3-8根，更优选为4-6根。

在本发明中，增材制造模块还包括伸缩气杆驱动装置。伸缩气杆驱动装置驱动伸缩气杆。

在本发明中，减材制造模块包括减材工具头、减材工具头驱动装置。减材工具头驱动装置固定在动平台上。减材工具头与减材工具头驱动装置连接，减材工具头驱动装置驱动减材工具头。