[发明专利]一种增减材四工位近净成形设备及成形方法

说明书

本发明提供了一种增减材四工位近净成形设备及成形方法，属于增材制造技术领域。该设备包括主体机构，所述主体机构包括两个三轴传动机构和设置在其下方的四工位运动机构；两个三轴传动机构包括：一号三轴传动机构、二号三轴传动机构；所述四工位运动机构包括第一运动机构、第二运动机构；所述第一运动机构、第二运动机构平行设置形成四个工位；在所述一号三轴传动机构上安装有增材制造模块；在所述二号三轴传动机构上安装有减材制造模块。本发明采用双传动机构分别控制增材制造与减材制造，采用四工位相互转换，实现了两个零件的增材和减材同时制造，非常快捷地实现了增减材制造过程的交替与更换，有效提高了加工效率以及保证了零件的加工精度。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种增减材四工位近净成形设备及成形方法。

背景技术

増材制造技术经过几十年的发展，凭借其快速、灵活、低成本等优势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。制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点很好地弥补了传统制造工艺的不足，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。然而增材制造工艺由于粉末的尺度、激光聚焦光斑尺寸、以及离散化分层技术的影响，所生产的金属零件的几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，使得成形零件外形尺寸无法实现直接应用，尤其是非粉末床近净成形类增材制造。传统的数控加工技术具有高精度、高表面质量等特点，能够弥补上述问题。因此，在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铣去加工余量或抛光表面，以达到零件所需的表面质量与尺寸精度。欲实现高精度的增材制造，常将增材制造技术和切削加工相结合，这样将充分发挥两种技术各自的优势，增材与减材加工技术的有效结合将具有广阔的应用前景。

传统的先增材制造成型再用减材机进行处理，无疑降低了生产加工效率并且增加了操作的复杂性。为了提高成型效率，提高零件精度，并使得增材制造技术真正应用于实际工业领域，将增材制造工艺与减材机加工艺结合到同一装备中，既能保证金属零件成型过程中拥有较好的表面精度，也可实现零件的内孔和中空等难加工部位在增材制造的过程中进行铣削抛光等操作，从而极大地提高了增材制造技术在生产加工精密零件时的适用性。

现有的增减材一体化技术通常为：1、将增材制造模块与减材制造模块采用同一个三坐标或机器人结构，零件成型过程中通过反复更换增材制造的加工头与减材制造的刀具模块，实现增减材的交互成型，例如中国专利公开文献CN109202290A所公开的技术方案。2、采用一个三坐标与一个机器人分别控制增材模块与减材模块，例如中国专利公开文献CN109175367 A与CN 109262268 A所公开的技术方案，或直接采用两个机器人分别控制增材模块与减材模块，例如中国专利公开文献CN 108581490 A所公开的技术方案。3、采用两个三坐标分别控制增材模块与减材模块，如中国专利公开文献CN 105817625 A所公开的技术方案。

以上所有现有技术中都存在以下问题：1、增材模块与减材模块一次只能有一个工作，两个工位互相重复切换造成成形效率低下；2、增材模块与减材模块每次进行工作时都要重新定位，尤其是安装在机器人运动机构上的增材模块加工轴线和减材模块主轴轴线因安装或重复定位误差，导致增材制造的位置中心与减材制造的轴心有偏差，从而带来成形点的位置坐标变化，定位不准容易导致成形失败；3、机器人运行机构柔性佳而刚性差，成形过程中尤其是减材加工过程中容易产生加工偏差，导致加工精度不达标或成形失败；4、增材制造与减材制造过程中粉末、切屑等在同一平台上无法及时清理，造成后续工序干扰，导致成形失败。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种增减材四工位近净成形设备及成形方法，采用双边三轴四工位机床结构，可实现两个零件的增减材同时加工。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种增减材四工位近净成形设备，包括主体机构，所述主体机构包括两个三轴传动机构和设置在其下方的四工位运动机构；

两个三轴传动机构包括：一号三轴传动机构、二号三轴传动机构；