3d打印與銑削復(fù)合機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，屬于快速成型與機(jī)械加工裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)已經(jīng)成為全球研究的熱點(diǎn)，有的媒體將3D打印技術(shù)喻為第三次工業(yè)革命。3D打印這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、龐大的機(jī)床和眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可打印出任何形狀的三維零件，使生產(chǎn)制造更加靈活快捷。3D打印技術(shù)可以快速加工出傳統(tǒng)方法難以制造的零件，對(duì)于復(fù)雜零部件而言具有極大的優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使得3D打印成為一種技術(shù)趨勢(shì)，已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)、醫(yī)療輔助、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天、食品和動(dòng)漫模型等領(lǐng)域均具有了廣泛的應(yīng)用。但是，目前3D打印機(jī)的實(shí)際使用仍屬于快速成型范疇，據(jù)統(tǒng)計(jì)，3D打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品中，80 %依舊是產(chǎn)品原型，僅有20 %是最終產(chǎn)品。目前存在的主要問(wèn)題是打印效率和加工精度之間的矛盾，要獲得高精度的打印質(zhì)量，需要切片較薄，這導(dǎo)致打印效率很低。而要提高打印效率，則打印精度和表面光潔度度較差，還需要進(jìn)行后續(xù)的表面處理。另外，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D打印物品的內(nèi)腔在打印完畢后難于做進(jìn)一步處理，其表面質(zhì)量難于保證，目前這些存在的缺陷嚴(yán)重限制了 3D打印的實(shí)際應(yīng)用。
[0003]研究開發(fā)具有高剛度、高精度和高效率的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，實(shí)現(xiàn)3D打印和銑削的復(fù)合工藝，首先利用3D打印快速制造出一層，然后通過(guò)銑削保證尺寸精度和表面質(zhì)量，通過(guò)這種方式，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)，大大提高了加工效率，對(duì)于推動(dòng)3D打印裝備的創(chuàng)新開發(fā)，特別是對(duì)于推動(dòng)3D打印技術(shù)的發(fā)展和提高3D打印產(chǎn)品的實(shí)用化具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能克服上述缺陷、獲得高加工精度和高修整效率的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床。其技術(shù)方案為:
[0005]—種3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，包括床身、龍門架、X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件、Z軸運(yùn)動(dòng)組件、主軸、主軸殼體、3D打印頭、銑刀、B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)、具有連續(xù)運(yùn)動(dòng)功能以及分度并自鎖功能的B軸驅(qū)動(dòng)裝置、料輪、冷熱風(fēng)噴管和連接板，其中3D打印頭采用熔融擠出成型3D打印頭，主軸固定安裝在主軸殼體內(nèi)，銑刀安裝在主軸上，龍門架由垂直固定安裝在床身上的支柱和固定安裝在支柱頂部的橫梁構(gòu)成，X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件和Z軸運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括導(dǎo)軌、運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)和運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置；以X軸運(yùn)動(dòng)組件為例，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)支撐在導(dǎo)軌上，由運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置拖動(dòng)沿X軸方向做直線移動(dòng)；X軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌固定安裝在橫梁上，Y軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌固定安裝在床身上，Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌固定安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上；B軸驅(qū)動(dòng)裝置固定安裝在Z軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上，B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)支撐在B軸驅(qū)動(dòng)裝置上，由B軸驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)繞Y軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連接板固定連接在B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，其特征在于:料輪安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上，且與Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌分居X軸運(yùn)動(dòng)組件中運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)的兩側(cè)，3D打印頭與主軸殼體均固定安裝在連接板遠(yuǎn)離B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一側(cè)，45° < 3D打印頭上噴嘴的軸線與主軸的軸線夾角β <180°，冷熱風(fēng)噴管隨B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)，噴嘴朝向銑刀的底部。
[0006]所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、聯(lián)軸器和絲杠組件，其中電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接絲杠組件，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)由絲杠組件拖著做直線運(yùn)動(dòng)。
[0007]所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置采用直線伺服電機(jī)，拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)做直線運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，冷熱風(fēng)噴管固定安裝在主軸殼體上、連接板上或B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:
[0010]1、由于3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床同時(shí)具有3D打印與銑削的功能，使得在3D打印過(guò)程中通過(guò)數(shù)控旋轉(zhuǎn)臺(tái)分度可以對(duì)正在打印的零件進(jìn)行精密銑削，易于獲得高表面質(zhì)量(包括內(nèi)、外表面)的3D打印零件；
[0011]2、由于3D打印零件不需要更換工作臺(tái)就可以進(jìn)行銑削，易于獲得較高的加工精度及效率；
[0012]3、一體機(jī)采用了高剛度的結(jié)構(gòu)配置，使得其動(dòng)態(tài)性能好，易于獲得較高的加工精度和效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、床身2、主軸3、主軸殼體4、3D打印頭5、銑刀6、B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)7、B軸驅(qū)動(dòng)裝置8、料輪9、冷熱風(fēng)噴管10、連接板11、支柱12、橫梁13、導(dǎo)軌14、運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)15、電機(jī)16、聯(lián)軸器17、絲杠組件
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。在圖1所示的實(shí)施例中:3D打印頭4采用熔融擠出成型3D打印頭，主軸2固定安裝在主軸殼體3內(nèi)，銑刀5安裝在主軸2上，龍門架由垂直固定安裝在床身I上的支柱11和固定安裝在支柱11頂部的橫梁12構(gòu)成，X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件和Z軸運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括導(dǎo)軌13、運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14、電機(jī)15、聯(lián)軸器16和絲杠組件17，電機(jī)15采用步進(jìn)電機(jī)。以X軸運(yùn)動(dòng)組件為例，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14支撐在導(dǎo)軌13上，電機(jī)15通過(guò)聯(lián)軸器16連接絲杠組件17，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14由絲杠組件17拖動(dòng)沿X軸方向做直線移動(dòng)。X軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌13固定安裝在橫梁12上，Y軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌13固定安裝在床身I上，Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌13固定安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14上。具有連續(xù)運(yùn)動(dòng)功能以及分度并自鎖功能的B軸驅(qū)動(dòng)裝置7固定安裝在Z軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14上，B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)6支撐在B軸驅(qū)動(dòng)裝置7上，由B軸驅(qū)動(dòng)裝置7帶動(dòng)繞Y軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連接板10固定連接在B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)6上。料輪8安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14上，且與Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌13分居X軸運(yùn)動(dòng)組件中運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)14的兩偵牝3D打印頭4與主軸殼體3均固定安裝在連接板10遠(yuǎn)離B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)6的一側(cè)，3D打印頭4上噴嘴的軸線與主軸2的軸線夾角β為90°，冷熱風(fēng)噴管9固定安裝在主軸殼體3上，隨B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)6同步運(yùn)動(dòng)，噴嘴朝向銑刀5的底部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，包括床身(I)、龍門架、X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件、Z軸運(yùn)動(dòng)組件、主軸(2)、主軸殼體(3)、3D打印頭(4)、銑刀(5)、B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)￠)、具有連續(xù)運(yùn)動(dòng)功能以及分度并自鎖功能的B軸驅(qū)動(dòng)裝置(7)、料輪(8)、冷熱風(fēng)噴管(9)和連接板(10)，其中3D打印頭(4)采用熔融擠出成型3D打印頭，主軸(2)固定安裝在主軸殼體(3)內(nèi)，銑刀(5)安裝在主軸(2)上，龍門架由垂直固定安裝在床身(I)上的支柱(11)和固定安裝在支柱(11)頂部的橫梁(12)構(gòu)成，X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件和Z軸運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括導(dǎo)軌(13)、運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)和運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置；以X軸運(yùn)動(dòng)組件為例，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)支撐在導(dǎo)軌(13)上，由運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置拖動(dòng)沿X軸方向做直線移動(dòng)；X軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌(13)固定安裝在橫梁(12)上，Y軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌(13)固定安裝在床身(I)上，Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌(13)固定安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)上；B軸驅(qū)動(dòng)裝置(7)固定安裝在Z軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)上，B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)支撐在B軸驅(qū)動(dòng)裝置(7)上，由B軸驅(qū)動(dòng)裝置(7)帶動(dòng)繞Y軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連接板(10)固定連接在B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)上，其特征在于:料輪(8)安裝在X軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)上，且與Z軸運(yùn)動(dòng)組件中的導(dǎo)軌(13)分居X軸運(yùn)動(dòng)組件中運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)的兩側(cè)，3D打印頭(4)與主軸殼體(3)均固定安裝在連接板(10)遠(yuǎn)離B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)的一側(cè)，45° ( 3D打印頭(4)上噴嘴的軸線與主軸⑵的軸線夾角β ( 180°，冷熱風(fēng)噴管(9)隨B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)同步運(yùn)動(dòng)，噴嘴朝向銑刀(5)的底部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，其特征在于:運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)(15)、聯(lián)軸器(16)和絲杠組件(17)，其中電機(jī)(15)采用步進(jìn)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，電機(jī)(15)通過(guò)聯(lián)軸器(16)連接絲杠組件(17)，運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)由絲杠組件(17)拖著做直線運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，其特征在于:運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置采用直線伺服電機(jī)，拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(14)做直線運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，其特征在于:冷熱風(fēng)噴管(9)固定安裝在主軸殼體(3)上、連接板(10)上或B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D打印與銑削復(fù)合機(jī)床，包括床身、龍門架、X軸運(yùn)動(dòng)組件、Y軸運(yùn)動(dòng)組件、Z軸運(yùn)動(dòng)組件、主軸、主軸殼體、熔融擠出成型3D打印頭、銑刀、B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)、B軸驅(qū)動(dòng)裝置、料輪、橫梁、噴嘴、冷熱風(fēng)噴管和連接板，其中，龍門架固定安裝在床身上，銑刀安裝在主軸上，B軸驅(qū)動(dòng)裝置固定安裝在Z軸運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上，連接板固定連接在B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，其特征在于：3D打印頭與主軸殼體同時(shí)固定安裝在連接板上，45°≤3D打印頭上噴嘴的軸線與主軸的軸線夾角β≤180°，冷熱風(fēng)噴管隨B軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)。采用本發(fā)明，功能復(fù)合和高剛度結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了3D打印與在機(jī)高精度、高效率銑削加工集成。
【IPC分類】B23P23/04
【公開號(hào)】CN105196063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510664391
【發(fā)明人】程祥, 張曦
【申請(qǐng)人】上海威研精密科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日