一种金属3d打印与铣削加工复合机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其包括振镜扫描机构、供粉机构、铺粉机构以及工作平台的升降机构，还包括至少一个铣削机构，所述铣削机构包括控制板、安装在控制板两端且滑动设于所述导轨组上的第二滑块以及沿着所述控制板的长度方向上来回运动且位于所述缸体上方的主轴，所述控制板上还开设一与所述主轴相适配的贯穿孔。本实用新型结构紧凑，设计合理，能进行复杂曲面零件的一次性成型制造，无需二次加工，并且无需换刀机械手即可实现增材制造模块与减材制造模块功能的自动更换，可以有效提高复杂零件的加工效率与成型精度。
【专利说明】
一种金属3D打印与铣削加工复合机床
技术领域
[0001]本实用新型涉及增材制造技术领域，具体涉及一种金属3D打印与铣削加工复合机床。
【背景技术】
[0002]增材制造技术亦可称为3D打印技术，通过自动化数控逐层材料累积的过程实现三维模型的打印。相对于传统的加工技术而言，3D打印技术不需要另行制作模具，直接加工出成品。而且能够克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，可以实现任意复杂结构部件的简单化生产，可以自动、直接、精确地将将设计思想从CAD模型，转化为具有一定功能的模型或器件。
[0003]目前，3D打印技术按照成型原理可以分为:熔融沉积技术FDM、激光选区烧结成型技术SLS、光固化液态树脂选区固化成型技术SLA和激光选区激光熔化成型技术SLM ADM技术是通过融化热塑性塑料或者共晶系统金属并挤出喷头，待冷却固化得到所需要的工件来实现三维成型。SLA则通过激光扫描固化光敏树脂成型，激光选区烧结SLS是通过激光扫描将粉末烧结成型。但以上这些快速成型制造技术制造出的零件成型尺寸小、表面质量低，难以直接用于实际生产。
[0004]激光选区激光熔化成型技术SLM是通过激光直接熔化金属粉末材料，无需粘结剂，直接接受产品设计(CAD)数据快速制造出样件、模具或模型。虽然SLM能成型出复杂结构的致密金属零件，但成型出的零件精度不高，表面光洁度不高，因此成型后的零件常需减材制造工艺进行二次加工才能得到工业级要求的精度和光洁度。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，我们提出了一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其能进行复杂曲面零件的一次性成型制造，无需二次加工，有效提高了复杂零件的加工效率与成型精度。
[0006]为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0007 ] 一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其包括振镜扫描机构、供粉机构、铺粉机构以及工作平台的升降机构，所述工作平台的升降机构包括缸体以及设于缸体上的粉床，铺粉机构包括安装在所述粉床上的导轨组、滑动设于所述导轨组上的刮板以及安装在刮板两端且滑动设于导轨组上的第一滑块，所述供粉机构包括设于所述粉床上且与所述缸体相邻设置的供粉箱，所述振镜扫描机构设于所述粉床的上方，其包括振镜以及与振镜通过光电连接器相连接的激光头，还包括至少一个铣削机构，所述铣削机构包括控制板、安装在控制板两端且滑动设于所述导轨组上的第二滑块以及沿着所述控制板的长度方向上来回运动且位于所述缸体上方的主轴，所述控制板上还开设一与所述主轴相适配的贯穿孔。
[0008]优选的，所述导轨组包括设于粉床两侧的第一导轨和第二导轨组，所述第二导轨组包括固定安装在所述粉床上的底板、安装在所述底板上且与所述第一导轨相互平行的至少两个第三导轨以及设于所述两个第三导轨间的传送带。
[0009]优选的，所述粉床上且位于所述底板内侧还安装一高负压吸嘴结构。
[0010]优选的，所述粉床上还设有与所述供粉箱相适配的出料口。
[0011]通过上述技术方案，本实用新型将増材制造模块和减材制造模块集成，根据CAD模型数据进行増材制造和减材制造的交替，进行复杂曲面零件的一次性成型制造，无需二次加工，并且无需换刀机械手即可实现增材制造模块与减材制造模块功能的自动更换，可以有效提高复杂零件的加工效率与成型精度工艺的基础上再度创新，综合了金属增材制造与减材加工技术优势，能直接成型复杂结构、高尺寸精度、高表面质量的致密金属零件，减少制造金属零件的工艺过程，可以有效促进金属3D打印零件在航空航天、生物医疗、模具等制造领域的直接应用和推广。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本实用新型实施例1所公开的一种金属3D打印与铣削加工复合机床的结构示意图。
[0014]图中各标记如下:
[0015]I，缸体;2，粉床;3，刮板;4，第一滑块;5，供粉箱;6，振镜;7，激光头;8，控制板;9，第二滑块；10，主轴；11，第一导轨；12，底板;13，第三导轨；14，传送带；15，高负压吸嘴结构；a，贯穿孔;b，出料口。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]下面结合示意图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0018]实施例1.
[0019]如图1所示，一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其包括振镜扫描机构、供粉机构、铺粉机构以及工作平台的升降机构，所述工作平台的升降机构包括缸体I以及设于缸体I上的粉床2，铺粉机构包括安装在所述粉床2上的导轨组、滑动设于所述导轨组上的刮板3以及安装在刮板3两端且滑动设于导轨组上的第一滑块4，所述供粉机构包括设于所述粉床2上且与所述缸体I相邻设置的供粉箱5，所述振镜扫描机构设于所述粉床2的上方，其包括振镜6以及与振镜6通过光电连接器相连接的激光头7，还包括至少一个铣削机构，该铣削机构必要时对当前沉积层进行铣削精整加工，所述铣削机构包括控制板8、安装在控制板8两端且滑动设于所述导轨组上的第二滑块9以及沿着所述控制板8的长度方向上来回运动且位于所述缸体I上方的主轴10，所述控制板8上还开设一与所述主轴10相适配的贯穿孔a，通过导轨组实现刮板及控制板在X轴方向上运动，同时主轴在控制板的长度方向上即Y轴方向上运动，从而实现了主轴对零件的铣削加工工序。分层打印、分层铣削，能够完成复杂零件的加工，且能完成五轴联动加工中心也不能远成的零件加工，此加工方法能控制零件的精度及表面质量，制作完成的零件可直接用于生产实践中。
[0020]继续如图1所示，所述导轨组包括设于粉床2两侧的第一导轨11和第二导轨组，所述第二导轨组包括固定安装在所述粉床2上的底板12、安装在所述底板12上且与所述第一导轨11相互平行的至少两个第三导轨13以及设于所述两个第三导轨13间的传送带14，其能够保证零件在成型过程中铺粉机构的稳定性，从而保证了零件的成型精度。
[0021]继续如图1所示，所述粉床2上且位于所述底板12内侧还安装一高负压吸嘴结构15，取件时可以通过负压吸嘴把多余的粉未材料吸走，留下来的则是制作好的金属材料，这样可使人接触不到金属粉未。
[0022]继续如图1所示，所述粉床2上还设有与所述供粉箱5相适配的出料口b，用于收集多余的金属粉末，实现循环利用，从而降低了制造成本。
[0023]金属3D打印与铣削复合加工技术是从面向制造的产品设计阶段、软件控制设计阶段以及加工阶段将增材制造和减材制造相结合的一种新的技术。该技术是一种添加/去除材料的过程，以“离散-堆积-控制”的成型原理为基础，首先在计算机中生成最终功能零件的三维CAD模型;然后将该模型按一定的厚度分层切片，即将零件的三维数信息转换为一系列的二维或三维轮廓几何信息，层面几何信息融合沉积参数和机加工参数生成扫描路径数控代码，成型系统按照轮廓轨迹逐层扫描堆积材料和加工控制(对轮廓或表面进行机加工)，最终成型三维实体零件。
[0024]I)首先通过建模软件建立预成型金属件的三维模型，然后采用分层软件对模型进行分层处理并得到层片数据文件，层片数据文件再被转换成能够直接被成型设备所识别的成型路径驱动信号文件；
[0025]2)成型设备在成型路径驱动信号控制下进行铺粉的逐层烧结沉积成型；
[0026]3)铣削加工系统必要时在成型路径驱动信号控制下对当前沉积层进行铣削精整加工；
[0027]4)通过逐层的铺粉熔化成型、铣削精整加工过程，最终得到预成型金属件。
[0028]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其包括振镜扫描机构、供粉机构、铺粉机构以及工作平台的升降机构，所述工作平台的升降机构包括缸体以及设于缸体上的粉床，铺粉机构包括安装在所述粉床上的导轨组、滑动设于所述导轨组上的刮板以及安装在刮板两端且滑动设于导轨组上的第一滑块，所述供粉机构包括设于所述粉床上且与所述缸体相邻设置的供粉箱，所述振镜扫描机构设于所述粉床的上方，其包括振镜以及与振镜通过光电连接器相连接的激光头，其特征在于，还包括至少一个铣削机构，所述铣削机构包括控制板、安装在控制板两端且滑动设于所述导轨组上的第二滑块以及沿着所述控制板的长度方向上来回运动且位于所述缸体上方的主轴，所述控制板上还开设一与所述主轴相适配的贯穿孔。2.根据权利要求1所述的一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其特征在于，所述导轨组包括设于粉床两侧的第一导轨和第二导轨组，所述第二导轨组包括固定安装在所述粉床上的底板、安装在所述底板上且与所述第一导轨相互平行的至少两个第三导轨以及设于所述两个第三导轨间的传送带。3.根据权利要求2所述的一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其特征在于，所述粉床上且位于所述底板内侧还安装一高负压吸嘴结构。4.根据权利要求1所述的一种金属3D打印与铣削加工复合机床，其特征在于，所述粉床上还设有与所述供粉箱相适配的出料口。
【文档编号】B23P23/04GK205614344SQ201620466594
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】周宏志, 梁银生
【申请人】吴江中瑞机电科技有限公司