一种增减材复合加工设备

1.本发明涉及一种基于fdm工艺的增减材一体化设备，属于3d打印设备组件技术领域。


背景技术：

2.熔融沉积成型(fused deposition modeling，fdm)技术是3d打印领域的传统打印技术之一，此技术加工零件简单方便，能够在短时间内生产出复杂零件，因此fdm技术受到了广大设备开发者和用户的欢迎。虽然fdm3d打印技术具有适用范围广、个性化定制等优点，但也存在着精度低和表面质量差等缺点，而减材技术特点正好与fdm相反，减材技术加工的零件精度高，表面质量好，但难以加工复杂零件，将fdm增材加工技术与减材加工技术复合到一起，能够同时实现这两者的优点，提高零件的加工质量。


技术实现要素：

3.针对fdm 3d打印技术加工的零件精度低，表面质量差等不足，本发明提供一种增减材一体化设备，主要包括机架、fdm增材喷头、电主轴、ac轴平台。一种基于fdm技术的增减材一体化设备，主要包括机架、增材x轴导轨、增材y轴导轨、增材z轴导轨、减材x轴导轨、减材y轴导轨、减材z轴导轨、ac轴平台、fdm增材喷头和电主轴，所述增材z轴导轨与减材z轴导轨固定在机架上，所述增材z轴导轨上安装有y轴支架，所述y轴支架上安装所述增材y轴导轨，所述增材y轴导轨上安装有x轴支架，所述x轴支架上安装有所述增材x轴导轨，所述增材x轴导轨上安装有固定架套，所述固定架套上固定有fdm增材装置与距离传感器；所述减材y轴导轨固定在所述减材z轴导轨上，所述减材y轴导轨上安装有电主轴；所述减材x轴导轨安装在机架上，所述摆动平台安装在所述减材x轴导轨上，所述旋转平台安装在所述摆动平台上；所述增材x轴方向、增材y轴方向和增材z轴方向相互垂直，所述减材x轴方向、减材y轴方向和减材z轴方向也相互垂直；进一步地，所述减材x轴长度应大于所述fdm增材装置与电主轴地最远距离；
4.所述ac轴平台包括摆动平台、旋转平台、平台支架，所述平台支架安装在x轴上；所述摆动平台包括摆动底板、光轴支撑座、光轴、同步轮a1、同步轮a2、电机a、同步带a、轴承a；所述摆动底板两边安装有所述光轴支撑座，所述光轴支撑座上安装有光轴，所述光轴安装在所述轴承a上面，所述轴承a固定在两侧的所述平台支架上，所述同步轮a1固定在光轴上，所述同步轮a2固定在所述电机a上，同步轮a1与同步轮a2使用所述同步带a相连；所述旋转平台包括圆形平台、固定轴、轴承c、同步轮c1、同步轮c2、同步带c、电机c，圆形平台上贴有磨砂贴纸；所述固定轴与所述圆形平台固定，所述固定轴安装在所述轴承c上，所述轴承c固定在摆动底板上，所述同步轮c1固定在所述固定轴上，所述同步轮c2固
定在所述电机c上，同步轮c1与同步轮c2使用所述同步带c相连；
5.本发明优点：本发明的增减材一体化复合加工设备将fdm增材与五轴减材技术相结合，可以将零件3d打印出来后进行减材精加工，提高零件的精度及表面质量，并针对传统五轴数控机床价格昂贵，体积复杂，不适合学校大批采购作为教学设备的特点，将增减材复合加工机床设计成桌面级别，在减小体积的同时降低价格，更利于普及，适用于院校、初学者、私人爱好者等使用。
附图说明
6.图1是本发明设备结构示意图；图2是本发明设备正视图；图3是本发明设备俯视图；图4是本发明设备ac轴平台结构图。
7.附图标记：1-增材z轴导轨，2-fdm增材装置，3-增材x轴导轨，4-增材y轴导轨，5-减材x轴导轨，6-机架，7-减材z轴导轨，8-减材y轴导轨，9-电主轴，10-ac轴平台，11-圆形平台，12-光轴支撑座，13-光轴，14-轴承a，15-电机c，16-同步带c，17-同步轮c2，18-平台支架，19-同步轮c1，20-固定轴，21-轴承c，22-同步带a，23-同步轮a1，24-摆动底板，25-电机a。
具体实施方式
8.现结合图1-4，对本发明的技术方案进行完整的描述。以下描述仅仅是本发明的一部分实施案例，并非全部。基于本发明的实施案例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明的权利保护范围之内。
9.如图1-4所示，五轴联动3d打印机的机械结构的整机框架由机架6搭建而成，在左侧机架安装有4个增材z轴导轨1，增材z轴导轨1上安装一组增材y轴导轨4，增材y轴导轨4上安装一个增材x轴导轨3，增材x轴导轨3与增材y轴导轨4可在增材z轴导轨1上进行上下运动；增材x轴导轨上安装有fdm增材装置2，在增材x、y、z轴导轨的作用下，fdm增材装置2能够在空间内进行运动，实现3d打印运动。
10.在机架的右侧，两个减材z轴导轨7安装在机架6上，减材z轴导轨7上安装两个减材y轴导轨8，减材y轴导轨8上安装电主轴9，电主轴在减材y、z轴导轨作用下可以进行平面运动。
11.两个减材x轴导轨5安装在机架6上，ac轴平台10安装减材x轴导轨5上，在减材x轴导轨5的作用下，ac轴平台能够进行左右移动；ac轴平台包括摆动平台、旋转平台、平台支架18，其中，平台支架18安装在减材x轴导轨5上，摆动平台包括摆动底板24、光轴支撑座12、光轴13、同步轮a123、同步轮a2、电机a25、同步带a22、轴承a14，摆动底板24两侧安装有光轴支撑座12，光轴支撑座上安装有光轴13，光轴安装在轴承a14上面，所述轴承a14固定在两侧的平台支架18上，所述同步轮a123固定在光轴上，所述同步轮a2固定在所述电机a25上，同步轮a1与同步轮a2使用所述同步带a22相连，电机a转动可以带动同步轮a2转动，进而使摆动平台进行180
°
以内的旋转运动；旋转平台包括圆形平台11、固定轴20、轴承c 21、同步轮c119、同步轮c217、同步带c16、电机c15，固定轴20与所述圆形平台11固定，所述固定轴安装在轴承c16上，所述轴承c16固定在摆动底板24上，同步轮c119固定在固定轴20上，所述同步轮c217固定在电机c15上，同步轮c119与同步轮c217使用所述同步带c16相连，电机c转动带
动同步轮c2转动，进而带动圆形平台进行无限角度的旋转。
12.圆形平台11上贴有磨砂贴纸，用于提高3d打印零件与圆形平台的粘合力。
13.工作原理：将所需加工零件的三维模型进行切片处理，获得零件的g代码文件，将g代码文件导入设备中，对设备进行控制。具体控制方式为：ac轴平台在减材x轴导轨上运动至fdm增材装置2下方，在电机a的作用下，摆动平台保持水平，进而旋转平台保持水平；根据g代码文件控制fdm增材装置在增材x、y、z轴导轨上运动，与此同时，喷头将打印材料加热并熔融后，随着喷嘴均匀喷出，实现零件的打印；增材打印完成后，ac轴平台运动至右侧电主轴所对应位置，根据打印零件的表面质量等不同加工要求，通过电主轴在减材x、y、z轴导轨上的运动对3d打印后的零件进行“减材加工”。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于fdm技术的增减材一体化设备，包括机架、增材x轴导轨、增材y轴导轨、增材z轴导轨、减材x轴导轨、减材y轴导轨、减材z轴导轨、摆动平台、旋转平台和电主轴，其特征在于，所述增材z轴导轨与减材z轴导轨固定在机架上，所述增材z轴导轨上安装有y轴支架，所述y轴支架上安装所述增材y轴导轨，所述增材y轴导轨上安装有x轴支架，所述x轴支架上安装有所述增材x轴导轨，所述增材x轴导轨上安装有固定架套，所述固定架套上固定有fdm挤出机与距离传感器；所述减材y轴导轨固定在所述减材z轴导轨上，所述减材y轴导轨上安装有电主轴；所述减材x轴导轨安装在机架上，所述摆动平台安装在所述减材x轴导轨上，所述旋转平台安装在所述摆动平台上；所述增材x轴方向、增材y轴方向和增材z轴方向相互垂直，所述减材x轴方向、减材y轴方向和减材z轴方向也相互垂直。2.根据权利要求1所述的一种基于fdm技术的增减材一体化设备，其特征在于，所述摆动平台安装在x轴上，所述旋转平台安装在摆动平台上，旋转平台上贴有磨砂贴纸。3.根据权利要求2所述的一种基于fdm技术的增减材一体化设备，其特征在于，所述摆动平台包括摆动底板、光轴支撑座、光轴、固定板、轴承1；所述摆动底板两边安装有光轴支撑座，所述光轴支撑座上安装有光轴，所述光轴安装在所述轴承1上面，所述轴承1固定在两侧的所述固定板上。4.根据权利要求2所述的一种基于fdm技术的增减材一体化设备，其特征在于，所述旋转平台包括圆形平台固定轴、轴承2，所述固定轴与所述圆形平台固定，所述固定轴安装在所述轴承2上，所述轴承2固定在摆动底板上。

技术总结
本发明的增减材复合加工设备，主要包括FDM送丝器、高速电主轴、摆动与回转加工平台、加工设备运动装置、加工设备定位装置。本发明具有结构简单的优点，适用于高分子塑料材质工件的3D打印与铣削等领域，能够实现增减材一体化制造，制造的工件表面质量好、精度高、材料利用率高，材料适用范围广且工艺简单，为该增减材复合加工领域做出了贡献。材复合加工领域做出了贡献。材复合加工领域做出了贡献。


技术研发人员：陈国华 韩毓林 邢健
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2022.05.26
技术公布日：2022/9/23