一种基于增减材制造的零件修复装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身(1)和工作台(2)，其特征在于：床身(1)上部设有并联夹持装置(3)，床身(1)侧部设有三维扫描仪(6)、增材制造模块固定机构(701)、减材加工模块固定机构(702)，增材制造模块固定机构(701)上放置有增材制造模块(4)，减材加工模块固定机构(702)上放置有减材加工模块(5)，工作台(2)位于并联夹持装置(3)的下方。本实用新型在得到模型三维数据后，先利用减材加工的方式得到规则的表面，接下来进行増材制造修复过程，最后还可以进行表面加工，得到表面质量较好的零件，整个过程中零件只需要进行一次装夹定位，减少了人为误差，使修复的效果更加可靠。
【专利说明】
一种基于増减材制造的零件修复装置
技术领域
[0001]本实用新型属于机床设计领域。涉及激光熔覆修复装置，特别涉及一种基于增减材制造的零件修复装置。
【背景技术】
[0002]増材制造技术经过几十年的发展，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。由于其具有制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。
[0003]由于工业生产的不断发展，对机械设备的要求不断提高，机械设备中出现了越来越多的复杂结构零件。某些关键零件可能因为局部的失效破坏就会对整个设备造成巨大影响而不得不将其替换。在某些特殊场合由于关键零件的局部破坏，短时间内无法找到可替换的零件，就可能带来巨大的损失。在这些情况下，零件的快速、高精度、高质量修复就具有重要的的意义。
[0004]目前的零件修复设备具有诸多的不足。传统的堆焊修复技术自动化程度低、对手工操作依赖程度较高，这样大大降低了修复质量的可靠性。现有的基于激光熔覆的修复设备因为存在着増材修复与铣削仿形等机加工工艺分离的问题，自动化程度依然不高，而且由于零件结构破坏的随机性、复杂性，修复设备很容易与零件发生干涉，导致现有的修复设备加工能力非常有限。
[0005]因此，研制一种自动化程度高、使用范围广、修复质量好的设备非常有必要。【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供一种基于增减材制造的零件修复设备。利用非接触式的图像扫描技术，可以获得受损零件的三维图像，而且不受零件材料的限制。利用增减材复合工艺的修复技术可以提高修复过程的自动化程度，而且使得修复过程不受零件破坏部分结构的限制。本实用新型的装置及其使用方法能够快速、高精度、高质量修复机械设备的零部件。
[0007]根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种基于增减材制造的零件修复装置:
[0008]—种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身和工作台，其特征在于:床身上部设有并联夹持装置，床身侧部设有三维扫描仪、增材制造模块固定机构、减材加工模块固定机构。增材制造模块固定机构上放置有增材制造模块。减材加工模块固定机构上放置有减材加工模块。工作台位于并联夹持装置的下方。
[0009]—般，零件修复装置的床身具有4-6个侧壁;或床身的(水平方向)横截面呈现为圆形，即，没有严格分为几个侧壁。作为优选，增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离d为10cm_4m，优选20cm_3.5m，更优选40cm-3m，更优选50cm_2.5m，更优选70cm_2.2m，更优选90cm-2.0m。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的同一侧且相邻设置时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d比较短，例如为lO-lOOcm，如20cm、30cm、40 cm、50 cm、60 cm、70 cm、80cm或90cm。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的相对两侧时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d比较远，例如为7Ocm-4m，优选90 cm-3.5m，更优选lm_3m，更优选I.2m~2.5m，更优选I.3m-2.2m,更优选1.5m-2.0m。当增材制造模块与减材加工模块都设置在零件修复装置的床身的相邻两侧时，增材制造模块与减材加工模块两者的中心轴的距离d例如是50cm-2.5m，更优选70cm-2.2m，更优选90cm_2.0m，也就是说，介于上述两种情况之间。
[0010]在本实用新型中，所述并联夹持装置包括滑台、连杆、动平台、导轨和夹持装置。导轨固定在床身上。滑台与导轨连接。连杆连接滑台和动平台。动平台的下方设有夹持装置。
[0011]作为优选，连杆通过第一虎克铰与滑台连接。动平台通过第二虎克铰与连杆连接。
[0012]在本实用新型中，所述并联夹持装置包括2-20个滑台，优选3-10个滑台。每个滑台配有独立的导轨。滑台在导轨上滑动，每一个滑台与一根连杆连接。
[0013]作为优选，并联夹持装置还包括滑台驱动装置。每台滑台驱动装置驱动一个滑台。
[0014]在本实用新型中，所述增材制造模块包括激光头、喷嘴、光纤、送粉器及激光器。激光头通过光纤与激光器连接。喷嘴安装在激光头上。送粉器连接喷嘴。
[0015]作为优选，喷嘴为同轴送粉喷嘴。
[0016]在本实用新型中，所述减材加工模块包括减材工具头、减材工具头驱动装置。减材工具头与减材工具头驱动装置连接，减材工具头驱动装置驱动减材工具头。
[0017]作为优选，减材工具头为铣刀、砂轮中的一种或两种。
[0018]在本实用新型中，所述三维扫描仪固定在床身的后方。工作台位于三维扫描仪的扫描范围内。增材制造模块固定机构固定在床身的一侧。减材加工模块固定机构固定在床身的一侧，减材加工模块固定机构与增材制造模块固定机构在同一侧或者不同侧。
[0019]在本实用新型中，所述工作台包括零件夹持装置、旋转板、转动圆台、第一电机、第二电机、支座。旋转板与支座连接。第一电机固定在支座上。第一电机与旋转板连接并驱动旋转板旋转。转动圆台设置在旋转板上。第二电机固定在旋转板上。第二电机与转动圆台连接并驱动转动圆台转动。零件夹持装置设置在转动圆台上。
[0020]作为优选，所述零件夹持装置为三爪卡盘。
[0021]在本实用新型中，旋转板通过轴承与支座连接。第一电机通过第一联轴器与旋转板连接。
[0022]在本实用新型中，转动圆台通过推力轴承与旋转板连接。第二电机通过第二联轴器与转动圆台连接。
[0023]在本实用新型中，装置还包括控制系统。控制系统与工作台、并联夹持装置、增材制造模块、减材加工模块、三维扫描仪连接，并控制工作台、并联夹持装置、增材制造模块、减材加工模块、三维扫描仪。
[0024]根据本实用新型的第二种实施方案，提供一种基于增减材制造的零件修复方法:
[0025]—种基于增减材制造的零件修复方法，该方法包括以下步骤:
[0026]I)将需要修复的零件放置在工作台上，控制系统控制第一电机驱动旋转板旋转，控制系统控制第二电机驱动转动圆台转动，三维扫描仪对零件进行扫描，得到需要修复部分的模型数据；
[0027]2)控制系统控制零件夹持装置对零件进行夹紧、定位；
[0028]3)控制系统控制并联夹持装置从减材加工模块固定机构上夹持减材加工模块配合工作台的旋转和转动，根据模型数据对零件破坏处进行铣削，得到规则的加工面，完成后将减材加工模块放回减材加工模块固定机构上；
[0029]4)控制系统控制并联夹持装置从增材制造模块固定机构上夹持増材制造模块配合工作台的旋转和转动，按照模型数据对破坏处进行修补，完成后将增材制造模块放回增材制造模块固定机构上，得到修复后的零件；
[0030]任选地，5)控制系统控制并联夹持装置从减材加工模块固定机构上夹持减材加工模块配合工作台的旋转和转动，对修复后的零件的表面进行处理，去除多余的材料，得到表面形状和原来一致的零件。
[0031]在本实用新型中，“任选地”表示进行或者不进行。
[0032]在本实用新型中，并联夹持装置是用于夹持增材制造模块和减材加工模块的，并联夹持装置可以上下、前后、左右移动。增材制造模块是用于零件的增材制造，通过激光头、喷嘴、光纤、送粉器及激光器完成。减材加工模块是用于零件的减材加工，主要是通过铣刀、砂轮对零件进行加工。三维扫描仪是用于对零件扫描、获取零件的三维模型数据，用于修复的控制。工作台是用于放置零件，工作台可以旋转和转动，从而使零件可以旋转和转动。
[0033]在本实用新型中，所述床身上部是指机床床身的最上面的部分，最远离地面的部分。并联夹持装置悬挂在床身上部或顶部。增材制造模块可以设计在床身的左侧，也可以设计在床身的右侧。同样，减材加工模块可以设计在床身的右侧，也可以设计在床身的左侦U。也就是说，增材制造模块和减材加工模块可以在同一侧也可以在不同侧。相应的，增材制造模块固定机构、减材加工模块固定机构可以在床身的同一侧也可以在床身的不同侧。增材制造模块固定机构和减材加工模块固定机构位置的设置，需要以并联夹持装置能够取到增材制造模块和减材加工模块为准。无论怎么设置，都需要保证并联夹持装置能够取到增材制造模块和减材加工模块。
[0034]三维扫描仪在保证能够扫描到工作台上零件的前提下，可以设置在床身的任何位置。也就是说，三维扫描仪可以设置在床身的背侧或左右两侧，三维扫描仪的位置需要在工作台的水平面之上，以便于扫描工作台上的零件。
[0035]在本实用新型中，导轨是固定在床身上的，并且不能单独活动。滑台是与导轨配合，滑台能在导轨上左右移动，但是滑台不能脱离导轨。连杆和滑台、动平台的连接都是活动连接，可以相互独立的活动。本实用新型所述的虎克铰为现有技术中的常用设备，有市售。本实用新型所述的动平台是指一块活动的平台，可以前后、左右活动，也可以跟随连杆上下移动。
[0036]在本实用新型中，一个滑台配备一台滑台驱动装置、一根导轨、一根连杆，每个滑台是独立运动的。连杆的一端与滑台连接，另一端连接在动平台上。连接动平台位置的选择原则是连接后使得动平台处于水平状态。例如:当滑台数量为2时，连杆也是两根，两根连杆分别连接在动平台两侧的中点，使得动平台处于平衡状态；当滑台数量为3时，就是有3根连杆，根连杆分别连接在动平台的三条边或两条边上，使得3个连接点成三角形；当滑台数量为4时，就是有4根连杆，4根连杆分别连接在动平台的四个角；当滑台数量为6时，就是有6根连杆，其中4根连杆分别连接在动平台的四个角，另外2根连杆分别连接在相对应两侧或同一侧或相邻侧的两边上；同理，不管有几根连接杆，每一根连接杆的一端与滑台连接，另一端连接在动平台上，目的是通过连接杆控制动平台上下、前后、左右移动，并且当连杆不动时，使得动平台处于稳定的状态。滑台驱动装置是驱动滑台在导轨上左右滑动的，而且每一个滑台由一个滑台驱动装置驱动，滑台彼此间是可以相互独立移动。动平台的下方设有夹持装置，夹持装置用于夹持增材制造模块与减材加工模块。
[0037]减材工具头可以包括一个工具，也可以包括多个工具，多个工作可以自由切换。减材加工模块可安装1、2或3个减材工具头。当减材加工模块安装2个或3个减材工具头时，这些减材工具头并列设置或者可旋转式切换。减材工具头可以是铣刀、砂轮等磨、削、减工具。
[0038]在本实用新型中，所述工作台的转动圆台位于旋转板中间，转动圆台相对于旋转板可以在X-Y平面内转动，第二电机驱动转动圆台在旋转板中间转动。整个旋转板又可以相对于支座可以在Y-Z平面内转动，第一步进电机驱动旋转板转动。支座固定在床身(或地面)上保持静置。支座上设有上下调整模块，可以调整支座相对与床身上下移动；也就是说调整旋转板距离床身底部(或地面)的距离;也可以说是调整旋转板与并联夹持装置(夹持装置)的距离。旋转板通过轴承与支座连接。第一电机通过第一联轴器与旋转板连接。转动圆台通过推力轴承与旋转板连接。第二电机通过第二联轴器与转动圆台连接。
[0039]在本实用新型中，可绕Z轴旋转的旋转板可以设计成长方形，便于旋转。可绕X轴旋转的转动圆台的形状可以设计为圆形，便于旋转。
[0040]在本实用新型中，控制系统与机床的各个部件连接，并控制各部件，实现智能加工。
[0041]在本实用新型中，所述增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离是指增材制造模块放置在增材制造模块固定机构上的中心线与减材加工模块放置在减材加工模块固定机构上的中心线之间的距离。增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离大于增材制造模块的直径与减材加工模块的直径之和。其中增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离为10-400cm，优选为 20-100cm。
[0042]在本实用新型中，所述固定连接可以通过焊接、螺钉等连接方式。本实用新型未进行限定和说明的装置或操作方法均为本领域的公知常识。
[0043]与现有技术相比，本实用新型的装置和方法具有以下有益技术效果:
[0044]1、弥补了人工打磨破坏处效率低、效果差的不足，铣削、修复一次装夹定位，修复的精度大大提高。修复完成后直接可进行仿形加工无需重复装夹、定位，修复精度、效率较传统修复方式均有较大提高。
[0045]2、采用非接触式的三维扫描仪配合转台得到模型的三维数据，不受材料的限制，自动化程度更高，精度及效率更高。
[0046]3、考虑到零件需要修复的结构的复杂性、随机性，本实用新型采用并联机构与増材、减材模块相结合的结构，充分利用并联机构精度高、灵活性好的特点，对零件进行多自由度的修复。
[0047]4、本实用新型在得到模型三维数据后，先利用减材加工的方式得到规则的表面，以便于接下来的増材制造修复过程，最后还可以进行表面加工，得到表面质量较好的零件，整个过程中零件只需要进行一次装夹定位，减少了人为误差，使修复的效果更加可靠。
【附图说明】
[0048]图1为本实用新型装置结构图；
[0049]图2为本实用新型装置立体示意图；
[0050]图3为本实用新型并联夹持装置示意图；
[0051 ]图4为本实用新型增材制造模块示意图；
[0052]图5为本实用新型减材加工模块示意图；
[0053]图6为本实用新型工作台结构示意图；
[0054]图7为本实用新型包含控制系统结构示意图；
[0055]图8为本实用新型控制系统不意图；
[0056]图9为本实用新型结构不意图；
[0057]图10为本实用新型坐标原理图。
[0058]附图标记:1:床身:；2:工作台；201:零件夹持装置；202:旋转板；203:转动圆台；204:第一电机;205:第二电机;206:支座;3:并联夹持装置;301:滑台；302:连杆;303:动平台；304:导轨;305:夹持装置;306:第一虎克铰;307:第二虎克铰;308:滑台驱动装置;4:增材制造模块:;401:激光头;402:喷嘴;403:光纤;404:送粉器;405:激光器;5:减材加工模块:；501:减材工具头；502:减材工具头驱动装置;6:三维扫描仪:；701:增材制造模块固定机构:；702:减材加工模块固定机构:；703:轴承;704:推力轴承;705:第一联轴器;706:第二联轴器;8:控制系统;d:增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离。
【具体实施方式】
[0059]根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种基于增减材制造的零件修复装置:
[0060]一种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身I和工作台2，其特征在于:床身I上部设有并联夹持装置3，床身I侧部设有三维扫描仪6、增材制造模块固定机构701、减材加工模块固定机构702。增材制造模块固定机构701上放置有增材制造模块4。减材加工模块固定机构702上放置有减材加工模块5 ο工作台2位于并联夹持装置3的下方。
[0061 ]作为优选，增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离d为10_400cm，优选20-200cmo
[0062]在本实用新型中，所述并联夹持装置3包括滑台301、连杆302、动平台303、导轨304和夹持装置305。导轨304固定在床身I上。滑台301与导轨304连接。连杆302连接滑台301和动平台303 ο动平台303的下方设有夹持装置305。
[0063]作为优选，连杆302通过第一虎克铰306与滑台301连接。动平台303通过第二虎克铰307与连杆302连接。
[0064]在本实用新型中，所述并联夹持装置3包括2-20个滑台301，优选3-10个滑台301。每个滑台301配有独立的导轨304。滑台301在导轨304上滑动，每一个滑台301与一根连杆302连接。
[0065]作为优选，并联夹持装置3还包括滑台驱动装置308。每台滑台驱动装置308驱动一个滑台301。
[0066]在本实用新型中，所述增材制造模块4包括激光头401、喷嘴402、光纤403、送粉器404及激光器405。激光头401通过光纤403与激光器405连接。喷嘴402安装在激光头401上。送粉器404连接喷嘴402。
[0067]作为优选，喷嘴402为同轴送粉喷嘴。
[0068]在本实用新型中，所述减材加工模块5包括减材工具头501、减材工具头驱动装置502。减材工具头501与减材工具头驱动装置502连接，减材工具头驱动装置502驱动减材工具头501。
[0069]作为优选，减材工具头501为铣刀、砂轮中的一种或两种。
[0070]在本实用新型中，所述三维扫描仪6固定在床身I的后方。工作台2位于三维扫描仪6的扫描范围内。增材制造模块固定机构701固定在床身I的一侧。减材加工模块固定机构702固定在床身I的一侧，减材加工模块固定机构702与增材制造模块固定机构701在同一侧或者不同侧。
[0071 ]在本实用新型中，所述工作台2包括零件夹持装置201、旋转板202、转动圆台203、第一电机204、第二电机205、支座206。旋转板202与支座206连接。第一电机204固定在支座206上。第一电机204与旋转板202连接并驱动旋转板202旋转。转动圆台203设置在旋转板202上。第二电机205固定在旋转板202上。第二电机205与转动圆台203连接并驱动转动圆台203转动。零件夹持装置201设置在转动圆台203上。
[0072]作为优选，所述零件夹持装置201为三爪卡盘。
[0073]在本实用新型中，旋转板202通过轴承703与支座206连接。第一电机204通过第一联轴器705与旋转板202连接。
[0074]在本实用新型中，转动圆台203通过推力轴承704与旋转板202连接。第二电机205通过第二联轴器706与转动圆台203连接。
[0075]在本实用新型中，装置还包括控制系统8。控制系统8与工作台2、并联夹持装置3、增材制造模块4、减材加工模块5、三维扫描仪6连接，并控制工作台2、并联夹持装置3、增材制造模块4、减材加工模块5、三维扫描仪6。
[0076]根据本实用新型的第二种实施方案，提供一种基于增减材制造的零件修复方法:
[0077]—种基于增减材制造的零件修复方法，该方法包括以下步骤:
[0078]I)将需要修复的零件放置在工作台2上，控制系统8控制第一电机驱动旋转板202旋转，控制系统8控制第二电机205驱动转动圆台203转动，三维扫描仪6对零件进行扫描，得到需要修复部分的模型数据；
[0079]2)控制系统8控制零件夹持装置201对零件进行夹紧、定位；
[0080]3)控制系统8控制并联夹持装置3从减材加工模块固定机构702上夹持减材加工模块5配合工作台2的旋转和转动，根据模型数据对零件破坏处进行铣削，得到规则的加工面，完成后将减材加工模块5放回减材加工模块固定机构702上；
[0081]4)控制系统8控制并联夹持装置3从增材制造模块固定机构701上夹持増材制造模块4配合工作台2的旋转和转动，按照模型数据对破坏处进行修补，完成后将增材制造模块4放回增材制造模块固定机构701上，得到修复后的零件；
[0082]任选地，5)控制系统8控制并联夹持装置3从减材加工模块固定机构702上夹持减材加工模块5配合工作台2的旋转和转动，对修复后的零件的表面进行处理，去除多余的材料，得到表面形状和原来一致的零件。
[0083]实施例1
[0084]如图1所示，一种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身I和工作台2，其特征在于:床身I上部设有并联夹持装置3，床身I侧部设有三维扫描仪6、增材制造模块固定机构701、减材加工模块固定机构702。增材制造模块固定机构701上放置有增材制造模块4。减材加工模块固定机构702上放置有减材加工模块5。工作台2位于并联夹持装置3的下方。三维扫描仪6固定在床身I的后方。工作台2位于三维扫描仪6的扫描范围内。增材制造模块固定机构701和减材加工模块固定机构702分别固定在床身I的两侧。
[0085]如图3所示，并联夹持装置3包括滑台301、连杆302、动平台303、导轨304和夹持装置305。导轨304固定在床身I上。滑台301与导轨304连接。连杆302连接滑台301和动平台303。动平台303的下方设有夹持装置305。连杆302通过第一虎克铰306与滑台301连接。动平台303通过第二虎克铰307与连杆302连接。并联夹持装置3包括6个滑台301。每个滑台301配有独立的导轨304。滑台301在导轨304上滑动，每一个滑台301与一根连杆302连接。并联夹持装置3还包括滑台驱动装置308。每台滑台驱动装置308驱动一个滑台301。
[0086]如图4所示，增材制造模块4包括激光头401、喷嘴402、光纤403、送粉器404及激光器405。激光头401通过光纤403与激光器405连接。喷嘴402安装在激光头401上。送粉器404连接喷嘴402 ο喷嘴402为同轴送粉喷嘴。
[0087]如图5所示，减材加工模块5包括减材工具头501、减材工具头驱动装置502。减材工具头501与减材工具头驱动装置502连接，减材工具头驱动装置502驱动减材工具头501。减材工具头501为铣刀。
[0088]如图6所示，工作台2包括零件夹持装置201、旋转板202、转动圆台203、第一电机204、第二电机205、支座206。旋转板202与支座206连接。第一电机204固定在支座206上。第一电机204与旋转板202连接并驱动旋转板202旋转。转动圆台203设置在旋转板202上。第二电机205固定在旋转板202上。第二电机205与转动圆台203连接并驱动转动圆台203转动。零件夹持装置201设置在转动圆台203上。零件夹持装置201为三爪卡盘。旋转板202通过轴承703与支座206连接。第一电机204通过第一联轴器705与旋转板202连接。转动圆台203通过推力轴承704与旋转板202连接。第二电机205通过第二联轴器706与转动圆台203连接。
[0089]实施例2
[0090]重复实施例1，只是增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离d为100cm。
[0091]实施例3
[0092]重复实施例1，只是并联夹持装置3包括10个滑台301.
[0093]实施例4
[0094]重复实施例1，只是减材工具头501为砂轮。
[0095]实施例5
[0096]重复实施例1，只是减材工具头501为铣刀和砂轮，铣刀和砂轮同时固定在减材工具头501上。
[0097]实施例6
[0098]重复实施例1，只是增材制造模块固定机构和701和减材加工模块固定机构702分别固定在床身I的左侧，增材制造模块固定机构和701和减材加工模块固定机构702设置同一水平线上，增材制造模块固定机构和701在外侧，减材加工模块固定机构702在内测。
[0099]实施例7
[0100]重复实施例1，只是装置还包括控制系统8。控制系统8与工作台2、并联夹持装置3、增材制造模块4、减材加工模块5、三维扫描仪6连接，并控制工作台2、并联夹持装置3、增材制造模块4、减材加工模块5、三维扫描仪6。
[0101]实施例8
[0102]—种基于增减材制造的零件修复方法，该方法包括以下步骤:
[0103]I)将需要修复的零件放置在工作台2上，控制系统8控制第一电机驱动旋转板202旋转，控制系统8控制第二电机205驱动转动圆台203转动，三维扫描仪6对零件进行扫描，得到需要修复部分的模型数据；
[0104]2)控制系统8控制零件夹持装置201对零件进行夹紧、定位；
[0105]3)控制系统8控制并联夹持装置3从减材加工模块固定机构702上夹持减材加工模块5配合工作台2的旋转和转动，根据模型数据对零件破坏处进行铣削，得到规则的加工面，完成后将减材加工模块5放回减材加工模块固定机构702上；
[0106]4)控制系统8控制并联夹持装置3从增材制造模块固定机构701上夹持増材制造模块4配合工作台2的旋转和转动，按照模型数据对破坏处进行修补，完成后将增材制造模块4放回增材制造模块固定机构701上，得到修复后的零件。
[0107]实施例9
[0108]一种基于增减材制造的零件修复方法，该方法包括以下步骤:
[0109]I)将需要修复的零件放置在工作台2上，控制系统8控制第一电机驱动旋转板202旋转，控制系统8控制第二电机205驱动转动圆台203转动，三维扫描仪6对零件进行扫描，得到需要修复部分的模型数据；
[0110]2)控制系统8控制零件夹持装置201对零件进行夹紧、定位；
[0111]3)控制系统8控制并联夹持装置3从减材加工模块固定机构702上夹持减材加工模块5配合工作台2的旋转和转动，根据模型数据对零件破坏处进行铣削，得到规则的加工面，完成后将减材加工模块5放回减材加工模块固定机构702上；
[0112]4)控制系统8控制并联夹持装置3从增材制造模块固定机构701上夹持増材制造模块4配合工作台2的旋转和转动，按照模型数据对破坏处进行修补，完成后将增材制造模块4放回增材制造模块固定机构701上，得到修复后的零件；
[0113]5)控制系统8控制并联夹持装置3从减材加工模块固定机构702上夹持减材加工模块5配合工作台2的旋转和转动，对修复后的零件的表面进行处理，去除多余的材料，得到表面形状和原来一致的零件。
【主权项】
1.一种基于增减材制造的零件修复装置，包括床身(I)和工作台(2)，其特征在于:床身(I)上部设有并联夹持装置(3)，床身(I)侧部设有三维扫描仪(6)、增材制造模块固定机构(701)、减材加工模块固定机构(702)，增材制造模块固定机构(701)上放置有增材制造模块(4)，减材加工模块固定机构(702)上放置有减材加工模块(5)，工作台(2)位于并联夹持装置(3)的下方，其中，增材制造模块与减材加工模块中心轴的距离d为10-400cm。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述并联夹持装置(3)包括滑台(301)、连杆(302)、动平台(303)、导轨(304)和夹持装置(305)，导轨(304)固定在床身(I)上，滑台(301)与导轨(304)连接，连杆(302)连接滑台(301)和动平台(303)，动平台(303)的下方设有夹持装置(305)，和/或 连杆(302)通过第一虎克铰(306)与滑台(301)连接，动平台(303)通过第二虎克铰(307)与连杆(302)连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述并联夹持装置(3)包括2-20个滑台(301)，每个滑台(301)配有独立的导轨(304)，滑台(301)在导轨(304)上滑动，每一个滑台(301)与一根连杆(302)连接，和/或 并联夹持装置(3)还包括滑台驱动装置(308)，每台滑台驱动装置(308)驱动一个滑台(301)。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于:所述并联夹持装置(3)包括3-10个滑台(301)，每个滑台(301)配有独立的导轨(304)，滑台(301)在导轨(304)上滑动，每一个滑台(301)与一根连杆(302)连接，和/或 并联夹持装置(3)还包括滑台驱动装置(308)，每台滑台驱动装置(308)驱动一个滑台(301)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于:所述增材制造模块(4)包括激光头(401)、喷嘴(402)、光纤(403)、送粉器(404)及激光器(405)，激光头(401)通过光纤(403)与激光器(405)连接，喷嘴(402)安装在激光头(401)上，送粉器(404)连接喷嘴(402)，和/或 喷嘴(402)为同轴送粉喷嘴。6.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于:所述减材加工模块(5)包括减材工具头(501)、减材工具头驱动装置(502)，减材工具头(501)与减材工具头驱动装置(502)连接，减材工具头驱动装置(502)驱动减材工具头(501)，和/或 减材工具头(501)为铣刀、砂轮中的一种或两种。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述减材加工模块(5)包括减材工具头(501)、减材工具头驱动装置(502)，减材工具头(501)与减材工具头驱动装置(502)连接，减材工具头驱动装置(502)驱动减材工具头(501)，和/或 减材工具头(501)为铣刀、砂轮中的一种或两种。8.根据权利要求1-4或7中任一项所述的装置，其特征在于:所述三维扫描仪(6)固定在床身(I)的后方，工作台(2)位于三维扫描仪(6)的扫描范围内，和/或 增材制造模块固定机构(701)固定在床身(I)的一侧，和/或 减材加工模块固定机构(702)固定在床身(I)的一侧，减材加工模块固定机构(702)与增材制造模块固定机构(701)在同一侧或者不同侧。9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述三维扫描仪(6)固定在床身(I)的后方，工作台(2)位于三维扫描仪(6)的扫描范围内，和/或 增材制造模块固定机构(701)固定在床身(I)的一侧，和/或 减材加工模块固定机构(702)固定在床身(I)的一侧，减材加工模块固定机构(702)与增材制造模块固定机构(701)在同一侧或者不同侧。10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述三维扫描仪(6)固定在床身(I)的后方，工作台(2)位于三维扫描仪(6)的扫描范围内，和/或 增材制造模块固定机构(701)固定在床身(I)的一侧，和/或 减材加工模块固定机构(702)固定在床身(I)的一侧，减材加工模块固定机构(702)与增材制造模块固定机构(701)在同一侧或者不同侧。11.根据权利要求1_4、7、9或10中任一项所述的装置，其特征在于:所述工作台(2)包括零件夹持装置(201)、旋转板(202)、转动圆台(203)、第一电机(204)、第二电机(205)、支座(206)，旋转板(202)与支座(206)连接，第一电机(204)固定在支座(206)上，第一电机(204)与旋转板(202)连接并驱动旋转板(202)旋转，转动圆台(203)设置在旋转板(202)上，第二电机(205)固定在旋转板(202)上，第二电机(205)与转动圆台(203)连接并驱动转动圆台(203)转动，零件夹持装置(201)设置在转动圆台(203)上，和/或 所述零件夹持装置(201)为三爪卡盘。12.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述工作台(2)包括零件夹持装置(201)、旋转板(202)、转动圆台(203)、第一电机(204)、第二电机(205)、支座(206)，旋转板(202)与支座(206)连接，第一电机(204)固定在支座(206)上，第一电机(204)与旋转板(202)连接并驱动旋转板(202)旋转，转动圆台(203)设置在旋转板(202)上，第二电机(205)固定在旋转板(202)上，第二电机(205)与转动圆台(203)连接并驱动转动圆台(203)转动，零件夹持装置(201)设置在转动圆台(203)上，和/或 所述零件夹持装置(201)为三爪卡盘。13.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述工作台(2)包括零件夹持装置(201)、旋转板(202)、转动圆台(203)、第一电机(204)、第二电机(205)、支座(206)，旋转板(202)与支座(206)连接，第一电机(204)固定在支座(206)上，第一电机(204)与旋转板(202)连接并驱动旋转板(202)旋转，转动圆台(203)设置在旋转板(202)上，第二电机(205)固定在旋转板(202)上，第二电机(205)与转动圆台(203)连接并驱动转动圆台(203)转动，零件夹持装置(201)设置在转动圆台(203)上，和/或 所述零件夹持装置(201)为三爪卡盘。14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于:所述工作台(2)包括零件夹持装置(201)、旋转板(202)、转动圆台(203)、第一电机(204)、第二电机(205)、支座(206)，旋转板(202)与支座(206)连接，第一电机(204)固定在支座(206)上，第一电机(204)与旋转板(202)连接并驱动旋转板(202)旋转，转动圆台(203)设置在旋转板(202)上，第二电机(205)固定在旋转板(202)上，第二电机(205)与转动圆台(203)连接并驱动转动圆台(203)转动，零件夹持装置(201)设置在转动圆台(203)上，和/或 所述零件夹持装置(201)为三爪卡盘。15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于:旋转板(202)通过轴承(703)与支座(206)连接，第一电机(204)通过第一联轴器(705)与旋转板(202)连接，和/或 转动圆台(203)通过推力轴承(704)与旋转板(202)连接，第二电机(205)通过第二联轴器(706)与转动圆台(203)连接。16.根据权利要求12-14中任一项所述的装置，其特征在于:旋转板(202)通过轴承(703)与支座(206)连接，第一电机(204)通过第一联轴器(705)与旋转板(202)连接，和/或 转动圆台(203)通过推力轴承(704)与旋转板(202)连接，第二电机(205)通过第二联轴器(706)与转动圆台(203)连接。17.根据权利要求1-4、7、9、10、12-15中任一项所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)。18.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6) ο19.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6) ο20.根据权利要求8所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6) ο21.根据权利要求11所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6) ο22.根据权利要求16所述的装置，其特征在于:装置还包括控制系统(8)，控制系统(8)与工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)连接，并控制工作台(2)、并联夹持装置(3)、增材制造模块(4)、减材加工模块(5)、三维扫描仪(6)ο
【文档编号】B23K26/342GK205465030SQ201620005577
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】陈柏, 陈柏一, 张乾豪
【申请人】湘潭大学