[发明专利]一种双工位金属增材与铣磨复合制造设备

说明书

一种双工位金属增材与铣磨复合制造设备，包括处于惰性气体保护气氛中的增材工位以及处于空气环境中的减材工位，增材工位与减材工位之间密封隔离并且均设置在X轴床身上方；X轴床身的竖直方向上安装有能够沿滑轨移动的A/C轴转摆工作台，A/C轴转摆工作台能够在增材工位与减材工位之间切换。本发明增材工位采用X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴多轴联动进行增材堆积，采用B轴分度头改变熔覆头的送料方向，适用于具有悬臂特征或内部空间狭窄的复杂零件成形，减材工位采用X轴、V轴、W轴、A轴、C轴多轴联动进行减材加工，在不破坏增、减环境的基础上实现增、减工序的灵活转换，有利于实现工序间复合。

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种双工位金属增材与铣磨复合制造设备。

背景技术

增材制造技术适用于复杂形状成形，但现有的金属增材制造工艺仍然存在表面质量和尺寸精度难以达到零件使用要求的问题，往往还需要用减材方法进行加工以保证零件的表面质量和尺寸精度。然而，对于具有复杂型面、内孔、内腔等特征且具有较高精度要求的难加工零件，切削加工时往往存在刀具不可及的干涉问题，使内腔型面以及狭窄的外型面无法实现加工，保证不了精度和质量要求。而且，增材制造之后再进行减材加工需要进行重新装夹、定位，必然会影响制造效率。增减材复合制造技术能够将增材成形复杂零件与减材加工保证精度和表面质量的优点有效结合，适合高精度复杂零件的制造，增减材复合制造设备能够通过一次装夹完成整个零件的加工，更适合于高精度复杂零件的制造。

目前，DMG公司已开发了LASERTEC 65 3D复合制造机床，集成了激光熔覆以及五轴数控加工技术，实现了不锈钢、镍基合金等材料的复合制造，但不能进行钛合金及铝合金成形。Hamuel Reichenbacher公司集成了高速铣削、激光熔覆、检测、去毛刺与抛光等工艺开发了HYBRID HSTM 1500机床。Mazak公司推出了INTEGREX i-400AM多功能机床，可对增材制造的零件进行车铣与激光标刻。国内的大连三垒机器股份有限公司也研发了增减复合五轴机床，集成了激光熔覆和五轴数控加工技术。

中国发明专利CN106425490A公开了一种增减材复合加工设备及其应用，该复合加工设备采用焊机系统安装在焊接机器人上构成增材系统，采用多轴联动精密加工系统构成减材系统，实现了增减材复合，解决了现有精密加工方法难以自动加工形状复杂零件的瓶颈，能够充分发挥电弧增材制造效率高、能耗低、环境适应强的优点。

中国发明专利CN104384936A公开了一种增减材复合制造机床，该复合制造机床包含床身、工作台、主轴、数控系统、减材加工模块和增材制造模块，通过数控系统控制增材制造模块在工作台上成形所需零部件基础结构，而后通过数控系统控制减材加工模块对增材制造获得的基础结构进行减材加工，能够实现零部件的高效、精密增减材复合制造，提高复杂零部件的可制造性，缩短生产周期，保证复杂零部件制造精度。

上述现有技术均采用在同一工位集成增材功能和减材功能的方式，在钛合金和高温合金等易氧化材料零件制造时，需要对整个工位进行惰性气体的气氛保护，在增减材切换时会破坏气氛环境，而再次构建气氛保护环境的时间很长，因此效率极低，这也是目前增减材复合制造设备不易实现钛合金等零件增减材复合制造的主要原因。同时，增材时环境属于加热状态，减材时则需要冷却，同一工位不易实现温度调控，不利于制件控性。另外，对于送粉式激光熔覆和减材复合，同一工位会使粉末与铁屑相互污染，不利于粉末材料的回收利用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种双工位金属增材与铣磨复合制造设备，采用增、减双工位分别设计的方法，使增、减环境隔离，切屑和粉末隔离，在不破坏增、减环境的基础上实现增、减工序的灵活转换，有利于实现工序间复合，同时减材采用铣磨复合，根据精度和表面质量要求进行铣削及磨削。