[发明专利]一种渐进-涂覆形表一体成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种渐进‑涂覆形表一体成形装置及方法，包括：刀柄，由上刀柄和下刀柄组成，上刀柄通过机床内部的负压吸附在机床主轴上；下刀柄用于安装组装刀具；送丝装置，其设置在刀柄一侧，将制备涂层的材料以丝线的方式送入组装刀具中；组装刀具，由加热装置、刀具主体、滚珠和滚珠帽组成；刀具主体与下刀柄配合，加热装置安装在刀具主体内，对丝线进行加热；刀具主体下部连接滚珠帽，滚珠放置在滚珠帽内；在刀具主体内设有导流孔，在刀具主体与滚珠接触的位置设有导流槽，所述导流槽和导流孔使得熔融材料可顺利留出。

技术领域

本发明涉及板材成形加工领域，尤其涉及一种渐进-涂覆形表一体成形装置及方法。

背景技术

渐进成形工艺是一种新兴的柔性无模成形技术，在板材加工过程中可以实现不依赖模具，只利用成形工具头实现板材三维形状的成形，能够大大降低小批量板材成形的成本，适应现代社会个性化发展的趋势。

但是，随着现代社会的发展，对零部件的性能提出了更高、更多的要求，往往需要在零件表面上制备耐磨层、耐腐蚀层或者各种功能层，以达到提高工件表面性能、延长寿命、节约材料或者节约能源的目的。

发明人发现，传统的板材成形过程，几乎都是成形后再在板材表面喷涂保护涂层，不但需要更多的时间，并且很难在已成形板材的内部喷涂保护涂层，喷涂过程费时费力。另一方面，板材渐进成形过程中会产生加工硬化现象，板材成形极限提升是该领域的共性难题，表面涂覆材料可以一定程度提高成形极限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种渐进-涂覆形表一体成形装置及方法，能够在板材渐进成形的同时在板材表面涂覆保护/功能涂层，既降低了板材单独制备涂层的时间和难度，又通过原位制备涂层加热软化板材，降低了板材加工硬化的程度，有利于提高板材渐进成形极限与质量和降低已成形板材内表面涂层制备的难度，从而实现零件几何形状和表面涂层的一体化制备。

本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提出了一种渐进-涂覆形表一体成形装置，包括：

刀柄，由上刀柄和下刀柄组成，上刀柄用于与机床主轴相连，下刀柄用于安装组装刀具；

送丝装置，其设置在刀柄一侧，将制备涂层的材料以丝线的方式送入组装刀具中；

组装刀具，由加热装置、刀具主体、滚珠和滚珠帽组成；刀具主体与下刀柄配合，加热装置安装在刀具主体内，对丝线进行加热；刀具主体下部连接滚珠帽，滚珠放置在滚珠帽内；在刀具主体内设有导流孔，在刀具主体与滚珠接触的位置设有导流槽，所述导流槽和导流孔使得熔融材料可顺利留出。

进一步的，所述刀具主体内部的导流孔内壁上加工出超疏水的表面微纳复合结构，以确保丝线熔融后顺利流向滚珠，不会残留于导流孔内壁，有利于板材加工之后的清理。

进一步的，所述滚珠帽与刀具主体通过螺纹副连接在一起，滚珠置于滚珠帽和刀具主体之间。

进一步的，所述滚珠工作时，滚珠受力与刀具主体紧密接触，滚珠与滚珠帽之间出现一定的间隙，制备涂层的材料从间隙中顺着滚珠留出。

进一步的，所述组装刀具内的安置孔中安装有加热装置，加热装置可以加热从送丝装置输送来的丝线，形成制备涂层所需的熔融材料。

进一步的，所述加热装置与温度调节装置相连，所述加热装置可以后台调节加热温度，能够满足不同材料熔融的温度要求，以制备不同的功能涂层。

进一步的，所述加热装置上安装有温度传感器，可以感知加热装置的加热温度。

进一步的，所述送丝装置可以调节送丝的时间和速度，改变制备涂层的速率和厚度等，满足不同功能涂层制备的需要。