[发明专利]一种五轴混合增减材制造装置

说明书

本发明公开一种五轴混合增减材制造装置，涉及增材制造和减材制造技术领域，包括装载基板、成型基板、驱动机构、增材制造机构和减材制造机构；所述装载基板用于驱动所述驱动机构、所述增材制造机构和所述减材制造机构沿竖直方向移动；所述成型基板用于承托成型制件沿竖直轴线转动、沿水平轴线转动和沿水平方向的移动；所述驱动机构与所述增材制造机构和所述减材制造机构分别通过一单向传动机构相连接。将五轴技术与混合增/减材制造相结合，大大提高了零件制造中的复杂性、功能性和材料利用率，实现了复合材料复杂零件的宏微结构一体化制造，同时改善了零件的几何精度和表面质量。

技术领域

本发明涉及增材制造和减材制造技术领域，特别是涉及一种五轴混合增减材制造装置。

背景技术

增材制造技术是根据CAD数据采用材料逐层累加的方式直接制造目标实体零件的新型制造技术，相对于传统的去除材料切削加工，提供了从宏观外形制造向宏微结构一体化制造提供了发展契机。近些年来，通过各种政策的大力支持，增材制造技术得到了快速发展，已经在航天航空、汽车、医疗、消费品等多个领域得到应用。

增材制造技术能够通过变化微量堆积单元来实现控形和控性的能力。而随着零件性能的要求不断提高，复合材料零件也成为了迫切需求的产品。连续纤维复合增强材料作为一种高强度复合材料，已经应用在汽车、航空航天等诸多领域，逐步在材料市场占据更多的份额。通过传统制造技术制造复合材料零件会大大增加材料成本和时间周期，相比之下，增材制造技术在制造复合材料零件有巨大优势。

目前市场上使用最广泛的增材制造技术是熔融沉积制造(FDM)技术，熔融沉积制造技术是采用的热熔喷头，使塑性材料或复合材料基体在喷头内熔化后挤出，并在成型基板上固化成形。单一的熔融沉积制造技术制造的具有复杂内外表面特征的成型件表面有明显的条纹或阶梯效应，存在几何精度和表面质量不理想的情况，需要通过后处理来降低阶梯效应，提高零件表面质量特征，限制了熔融沉积制造技术的进一步发展。

多轴数控减材技术可对复杂零件的空间曲面进行高精度的加工，获得理想的表面质量特征，因此，可以将增材制造技术与减材制造技术集中在一个打印平台上，能够利用增材制造和减材制造的各自优势，完成对复杂结构零件的一体化加工，得到理想的零件性能和表面质量，提高零件的材料利用率和功能性。然而，现有的增/减材一体机并非真正的一体化，还需要采用不同的电机来分别驱动增材制造和减材制造，不能实现增材制造和减材制造同时由一个电机驱动，无法满足兼具复杂性及高精度复合材料零件的一体化制造需求。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种五轴混合增减材制造装置，能够兼具复杂性及高精度复合材料零件的一体化精密制造，达到复合材料复杂零件性能与结构的可控成形。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种五轴混合增减材制造装置，包括装载基板、成型基板、驱动机构、增材制造机构和减材制造机构；所述装载基板用于驱动所述驱动机构、所述增材制造机构和所述减材制造机构沿竖直方向移动；所述成型基板用于承托成型制件沿竖直轴线转动、沿水平轴线转动和沿水平方向的移动；所述驱动机构与所述增材制造机构和所述减材制造机构分别通过一单向传动机构相连接。

可选的，所述驱动机构包括伺服电机。

可选的，所述单向传动机构包括单向轴承。

可选的，所述增材制造机构包括驱动轴、送丝结构和喷嘴结构，所述驱动轴与所述驱动机构传动连接，所述驱动轴与所述送丝结构传动连接，所述送丝结构将增材制造长丝输送至所述喷嘴结构。

可选的，所述送丝结构包括送丝主动轮、送丝从动轮和从动轮支架，所述送丝主动轮套设于所述驱动轴上，所述送丝从动轮套设于所述从动轮支架上，且所述送丝从动轮与所述送丝主动轮同高度设置，所述增材制造长丝由所述送丝从动轮和所述送丝主动轮之间的间隙经过。