[发明专利]一种增/减材混合制造平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种增/减材混合制造平台，尤其是针对梯度材料复杂零件的增/减材混合制造平台，属于增/减材混合制造设备技术领域。

背景技术

增材制造技术依据CAD数据逐层累加材料直接制造实体零件的成形原理，给制造技术从传统的宏观外形制造向宏微结构一体化制造发展提供了新契机，随着零件性能要求的提高，复合材料或梯度材料零件成为迫切需要发展的产品，而增材制造具有微量单元的堆积过程，每个堆积单元可通过变化材料实现一个零件中不同材料的复合，实现控形和控性的制造。

虽然目前增材制造技术在航空航天、医疗、汽车制造等领域获得了应用，但现阶段市场上选区激光烧结(SLS)，选区激光熔化(SLM)增材制造技术中无法进行材料成分改变，只能制造单一材料的零件。同时，单一的增材制造技术制造的具有复杂内外表面特征的零件存在几何精度与表面质量不理想的情况，需要通过后处理来提高零件的质量特征、缓解残余应力，限制了增材制造技术的进一步发展。

而多轴数控减材加工技术可以对复杂的空间曲面进行高效、高精度加工，获得理想的加工质量，因此，将增材制造技术和减材制造技术集成在同一个平台上，可以充分利用增/减材制造的相对优势，有助于有复杂内外特征的零件的制造，得到理想的几何精度和表面质量，提高零件的材料利用率、复杂性和功能性。但现有增/减材一体机，主要针对单一材料的复杂零件的制造，不能实现不同部位材料成分的改变，无法满足梯度材料、兼具复杂性与功能性及高精度零件的制造需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种增/减材混合制造平台，用于梯度材料、兼具复杂性与功能性及高精度特性的复杂零件的精密制造，实现梯度材料复杂零件结构与性能可控成形。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种增/减材混合制造平台，用于梯度材料复杂零件的精密制造，包括成型缸、成型基板、多材料送粉系统、多材料激光扫描系统、刀具系统、平台基体，其特征在于：所述的成型基板通过移动机构安装在所述的成型缸上，所述的多材料送粉系统与所述的平台基体可动连接，所述的多材料激光扫描系统固连在平台基体上，所述的刀具系统与平台基体可动连接；所述的多材料送粉系统包括多材料粉末容器和喷嘴组，所述的多材料粉末容器至少包括两个存储舱，用于存放成型零件所需的不同粉末材料；所述的喷嘴组至少包括两个喷嘴，用于将存放在存储舱的不同粉末材料精确分送到所述的成型基板上；一个喷嘴对应一个存储舱，每个喷嘴分别安装在对应的存储舱的底部，各喷嘴上分别安装有压电元件，各喷嘴连同对应的存储舱在可动连接机构的带动下，能够面向成型基板上对应的铺粉层位置设置，当压电元件上施加高频电压后，使之产生高频超声振动，用于在成型基板相应的位置上精确铺设对应的粉末材料；所述的多材料激光扫描系统包括两种激光器和两套扫描振镜系统，用于针对不同材料特性的粉末，采用不同的激光器和扫描振镜系统对所述的各喷嘴在成型基板上铺设的粉层选择性扫描并固化；所述的刀具系统包括刀具主轴组件、主轴头和加工刀具，用于当所述的成型基板上的成型零件的叠层厚度达到微铣削加工中不产生切屑的最小切削厚度时，原位对成型零件进行精密微铣削加工。

作为进一步改进，本发明所述的多材料激光扫描系统中的两种激光器分别是光纤激光器和二氧化碳激光器，所述的扫描振镜系统包括振镜扫描器和光学系统，所述的振镜扫描器是三维动态聚焦振镜，所述的光学系统包括反射镜、扩束镜和保护镜。

作为进一步改进，本发明所述的多材料粉末容器通过x、y两个方向的移动机构安装在平台基体上，各喷嘴连同对应的存储舱通过x、y两个方向的移动机构，可实现x、y两个方向的移动。

作为进一步改进，本发明所述的刀具主轴组件通过x、y、z三个方向移动机构安装在平台基体上，刀具主轴组件端部的主轴头安装有A、C或B、C两个方向的转动机构，所述的加工刀具安装在刀具主轴组件端部的主轴头的连接孔内，可实现x、y、z三个方向的移动和A、C或B、C两个方向的转动。

本发明的有益效果是：本发明的一种增/减材混合制造平台，改变了现有选区激光烧结/熔化(SLS/SLM)技术中单一材料粉末的供粉方式以及增材制造的零件几何精度及表面质量不高的现状，实现了梯度材料零件宏微结构一体化制造，提高了零件的材料利用率、复杂性和功能性，同时提高了零件的几何精度和表面质量。

附图说明

图1是本发明的平台总体结构示意图；

图2是多材料送粉系统结构示意图；

图3是多材料粉末存储舱与多喷嘴结构示意图；