[发明专利]一种多工位同步近净成形复杂曲面的方法及装置

说明书

本发明公开了一种多工位同步近净成形复杂曲面的装置，包括龙门吊、增材模块、磨削减材模块、激光减材模块和复合工作平台；复合工作平台包括平移平台组件和位于平移平台组件上的旋转平台组件，旋转平台组件的旋转工作台安装于第一底座上且相对于第一底座可旋转；平移平台组件的平移工作台安装于第二底座上方且相对于第二底座可平移，龙门吊横梁下方的旋转横梁相对于龙门吊横梁可水平移动；旋转横梁下方的联动横梁相对于旋转横梁可旋转运动，增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部且相对于联动横梁可水平移动。本发明具有结构紧凑优点。

技术领域

本发明涉及领域桌面型激光增/减材加工设备领域，尤其涉及一种多工位同步近净成形复杂曲面的方法及装置。

背景技术

随着我国经济体系的快速发展，作为代表机械工业(从日常生活到航空、航天、航海及国防事业)发展重要基础的回转体类零构件的使用量逐年递增。从具体加工技术及方法角度来说：⑴减材加工的精度较高，但耗能、耗时、耗材程度同样较高，且在薄壁件加工时的成品率较低；⑵等材加工的效率较高、能耗较低、原材料的损耗也较少，但其毛坯件制备过程复杂、模具的设计制造成本较高，且难以满足特殊结构的小批量定制化服务要求；⑶增材制造技术可满足零构件加工的大量特殊要求，且可完成复杂结构的高效成形，但加工精度和加工表面质量问题仍难以解决。因此，增/减材复合制造技术应运而生，以期实现复杂回转体零构件成形过程的高效率、高精度、低损耗、低成本、高柔性化等综合性需求。

现有的桌面型增/减材复合制造装备，常将增材与减材加工划分成两个较独立环节。虽然可减少零部件装夹次数、缩短加工流程、提高加工精度与效率，还在一定程度上避免了增材与减材两个加工工序之间的干涉问题。但是，这会造成装备的整体尺寸偏大，加工总耗能与总耗时中的较高比例均损失在工位往复转换环节，同时也难以实现轴向尺寸较大的零构件内壁，以及回转体半径具非线性变化特征的复杂零构件内外壁表面的精密加工。

在增/减材复合加工过程中，工作台只能实现平移或者旋转运动，在加工特殊变化直径的回转体零件时操作复杂，加工效率低。另一方面，在切削或磨削时会产生大量的细小的废屑。如果包含多工位复合制造设备的复杂传动系统中未进行针对性的密封设计，大量废屑极易伴随润滑油吸附、堆积、堵塞在传动件间的啮合部位，造成严重磨损，导致传动及加工精度下降、关键精密零配件与装备整体的服役寿命缩短、维修维护费用增大，严重时工作台甚至会出现咬死的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多工位同步近净成形复杂曲面的方法及装置，该装置结构紧凑、尺寸大小适中便于移动，加工方式多样且灵活可变，布局合理可实现增/减材多工位同步加工互不干涉，充分考虑了传动系统运行全过程以及增/减材加工全过程的可靠性与安全性问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多工位同步近净成形复杂曲面的装置，包括龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作平台；复合工作平台包括旋转平台组件和平移平台组件，旋转平台组件包括第一底座、第二旋转驱动机构和旋转工作台，旋转工作台安装于第一底座上，第二旋转驱动机构用于驱动旋转工作台相对于第一底座旋转；平移平台组件包括第二底座、平移驱动机构和平移工作台，平移工作台安装于第二底座上方，平移驱动机构用于驱动平移工作台相对于第二底座平移，旋转平台组件位于平移工作台上，平移工作台平移时带动旋转平台组件平移；龙门吊包括龙门吊横梁和龙门吊立柱，龙门吊横梁位于复合工作平台上方，龙门吊立柱位于龙门吊横梁两端且固定于第二底座上，在龙门吊横梁下方设有旋转横梁，龙门吊横梁内设有第一水平驱动机构，旋转横梁在第一水平驱动机构的驱动下相对于龙门吊横梁水平移动；在旋转横梁下方设有联动横梁，旋转横梁内设有第一旋转驱动机构，联动横梁在第一旋转驱动机构的驱动下旋转运动，增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部，联动横梁内设有第二水平驱动机构，第二水平驱动机构驱动增材模块和磨削减材模块水平移动。

作为对上述技术方案的进一步改进：