[實用新型]一種等離子和多軸數控機床增減材復合3D打印設備

有效

• 申請號: 201720398276.9
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN207272686U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 楊永強;陳杰;白玉超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B23P15/00;B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本實用新型涉及微束等離子弧(micro plasma arc)增材制造領域，尤其涉及一種等離子和多軸數控機床增減材復合3D打印設備。

背景技術

當等離子轉移弧電流在15A以下時，通常被稱為微束等離子弧。這種電弧功率很小，通常在1kW以下，是進行精密焊接的理想熱源之一。其電弧直徑在1.5mm左右，而長度可達5mm以上。

微束等離子弧粉末熔覆快速成型工藝是一種焊接電弧的金屬直接成型工藝。它借鑒了快速成型方法中“離散、堆積”的思想,與激光快速成型方法的基本原理相似，微束等離子弧粉末熔覆快速成型是以小電流的等離子弧為熱源，通過熔絲或熔粉的方式在工件表面以擬定的路徑實現逐層材料的堆積。

微束等離子弧粉末熔覆快速成型設備主要由等離子槍、高空載電壓的直流電源、惰性氣體源(等離子氣和保護氣)等幾個部分組成。其工藝流程如下：首先在計算機中生成待成形工件的三維CAD模型,然后將模型按照一定的厚度切片分層,即將零件的三維實體信息轉化為一系列二維輪廓信息,在計算機的控制下,用微束等離子弧粉末熔覆分層堆積的方法,按照二維輪廓信息逐層堆積,最終生成三維實體零件。

目前微束等離子弧多用于焊接領域，而用于增材制造不夠成熟。為實現利用微束等離子弧加工異型管道薄壁件等復雜形狀工件，因此需要提出一種新的方案：將微束等離子槍、多軸數控機床及立銑銑削裝置三個模塊進行有機結合，以實現增減材復合3D打印。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、工作效率高的等離子和多軸數控機床增減材復合3D打印設備。克服了傳統技術加工復雜形狀工件精度低、效率低等問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種等離子和多軸數控機床增減材復合3D打印設備，包括中央控制系統14、密封成型室25；

所述密封成型室25分為：Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區；

Ⅰ區用于放置微束等離子加工裝置；

Ⅱ區用于放置五軸五聯動數控加工平臺；

Ⅲ區用于放置立銑銑削加工裝置；

所述中央控制系統14用于：控制微束等離子加工裝置的按照規劃路徑完成工件的加工作業；控制五軸五聯動數控加工平臺根據規劃路徑實現工件在X、Y、Z軸方向的運動作業；控制立銑銑削加工裝置對五軸五聯動數控加工平臺上的工件26進行銑削作業。

所述微束等離子加工裝置包括：

微束等離子槍21；

龍門式結構的X軸導軌22；

梁式結構的Y軸導軌19；

懸臂式結構的Z軸導軌18；

所述Y軸導軌19在Z軸導軌18上上下運動；

所述X軸導軌22在Y軸導軌19上前后運動；

所述微束等離子槍21安裝在X軸導軌22上，并可在X軸導軌22上左右運動；在中央控制系統14的控制下，可實現微束等離子槍21在X、Y、Z三軸移動。

所述五軸五聯動數控加工平臺包括：

地軌式結構的平臺X軸導軌1；

梁式結構的平臺Y軸導軌3；

懸臂式結構的平臺Z軸導軌2；

工作平臺7；

工件基板8；

加工平臺9；

所述平臺Z軸導軌2上設置有平臺X軸方向旋轉步進電機6；平臺X軸方向旋轉步進電機6在Z軸上上下運動；

所述平臺Y軸導軌3可在平臺X軸導軌1上左右運動；

所述平臺Z軸導軌2可在平臺Y軸導軌3上前后運動；

所述工作平臺7連接在平臺X軸方向旋轉步進電機6上，并在中央控制系統14的控制下，可實現三軸移動以及X軸方向轉動；

所述加工平臺9連接平臺Z軸方向旋轉步進電機5并安裝在工作平臺7上，工件基板8與加工平臺9連接上，并在中央控制系統14的控制下，可實現三軸移動以及X軸和Z軸方向轉動。

所述立銑銑削加工裝置包括：

龍門式結構的銑削X軸導軌16；

梁式結構的銑削Y軸導軌15；

懸臂式結構的銑削Z軸導軌13；

所述銑削X軸導軌16上設置銑削驅動主軸17，銑削驅動主軸17端部設置刀具10；

所述銑削Y軸導軌15在銑削Z軸導軌13上上下運動；

所述銑削X軸導軌16沿著銑削Y軸導軌15前后運動；

在中央控制系統14的控制下，銑削驅動主軸17攜帶刀具10按照路徑規劃對加工完成或者部分完成的工件26進行銑削加工。

所述立銑銑削加工裝置還包括：

用于放置刀具10的銑刀刀盤11；