CN105291431B - 3d打印与铣削复合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印与铣削复合装置，包括B轴驱动装置、B轴旋转台、连接板、3D打印头、3D打印头输出端子、A轴支座、左支撑轴、右支撑轴、A轴旋转台、主轴、铣刀、A轴驱动装置和辅助喷管，其中B轴旋转台支撑在B轴驱动装置上，连接板固定连接在B轴旋转台上，其特征在于：3D打印头与A轴支座同时固定安装在连接板上，A轴旋转台通过右支撑轴连接A轴驱动装置，由A轴驱动装置带动沿X轴作旋转运动，主轴固定安装在A轴旋转台上，45°≤3D打印头输出端子的轴线与A轴旋转台的旋转轴线的夹角θ≤180°，辅助喷管固定安装在A轴旋转台上。采用本发明，集成了3D打印与铣削功能，该部件装置可用于3D打印与在机高精度、高效率铣削的复合加工。

Description

3D打印与铣削复合装置

技术领域

本发明涉及一种3D打印与铣削复合装置，属于快速成型与机械加工装备领域。

背景技术

3D打印技术已经成为全球研究的热点，有的媒体将3D打印技术喻为第三次工业革命。3D打印这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、庞大的机床和众多的人力，直接从计算机图形数据中便可打印出任何形状的三维零件，使生产制造更加灵活快捷。3D打印技术可以快速加工出传统方法难以制造的零件，对于复杂零部件而言具有极大的优势。这些优势使得3D打印成为一种技术趋势，已经在建筑设计、医疗辅助、工业设计、航空航天、食品和动漫模型等领域均具有了广泛的应用。但是，目前3D打印机的实际使用仍属于快速成型范畴，据统计，3D打印机生产的产品中，80％依旧是产品原型，仅有20％是最终产品。目前存在的主要问题是打印效率和加工精度之间的矛盾，要获得高精度的打印质量，需要切片较薄，这导致打印效率很低。而要提高打印效率，则打印精度和表面光洁度度较差，还需要进行后续的表面处理。另外，具有复杂结构的3D打印物品的内腔在打印完毕后难于做进一步处理，其表面质量难于保证，目前这些存在的缺陷严重限制了3D打印的实际应用。

研究开发具有高刚度、高精度和高效率的3D打印与铣削复合装置，实现3D打印和铣削的复合工艺，首先利用3D打印快速制造出一层，然后通过铣削保证尺寸精度和表面质量，通过这种方式，在保证加工质量的同时，大大提高了加工效率，对于推动3D打印装备的创新开发，特别是对于推动3D打印技术的发展和提高3D打印产品的实用化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、获得高加工精度和高修整效率的3D打印与铣削复合装置。其技术方案为：

一种3D打印与铣削复合装置，包括B轴驱动装置、B轴旋转台、连接板、3D打印头、3D打印头输出端子、A轴支座、两端设有端轴的A轴旋转台、主轴、铣刀、A轴驱动装置和辅助喷管，其中B轴旋转台支撑在B轴驱动装置上，由B轴驱动装置带动绕Y轴做旋转运动，连接板固定安装在B轴旋转台上，3D打印头输出端子固定安装在3D打印头上，铣刀安装在主轴上，其特征在于：3D打印头与A轴支座均固定安装在连接板远离B轴旋转台的一侧，A轴旋转台通过端轴支撑在A轴支座上，A轴驱动装置的动力输出端与其中的一个端轴固定连接，带动A轴旋转台绕X轴做旋转运动；主轴固定安装在A轴旋转台上，主轴的旋转轴线与A轴旋转台的旋转轴线夹角为90°，45°≤3D打印头输出端子的轴线与A轴旋转台的旋转轴线的夹角θ≤180°，辅助喷管固定安装在A轴旋转台上。

所述的3D打印与铣削复合装置，其特征在于：3D打印头采用熔融挤出成型喷头、选择性激光烧结激光头、选择性激光熔化激光头、激光工程化净成型激光头或光固化立体成型紫外光照射头。

所述的3D打印与铣削复合装置，其特征在于：A轴驱动装置与B轴驱动装置均具有连续运动功能和分度并自锁功能。

所述的3D打印与铣削复合装置，其特征在于：辅助喷管具备喷出冷风、热风、或者切削液的功能。

本发明与现有技术相比，其优点是：

1、由于3D打印与铣削复合装置同时具有3D打印与铣削的功能，使得在3D打印过程中通过数控旋转台分度可以对正在打印的零件进行精密铣削，易于获得高表面质量(包括内、外表面)的3D打印零件；

2、由于3D打印零件不需要更换工作台就可以进行铣削，易于获得高的加工精度及效率；

3、3D打印与铣削复合装置放置在加工机床上时，由于使得在铣削时至少为5轴联动，铣削的柔性高，易于获得高精度自由曲面的加工。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图中：1、B轴驱动装置 2、B轴旋转台 3、连接板 4、3D打印头 5、3D打印头输出端子 6、A轴支座 7、端轴 8、A轴旋转台 9、主轴 10、铣刀 11、A轴驱动装置 12、辅助喷管

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。在图1所示的实施例中：A轴驱动装置11与B轴驱动装置1均具有连续运动功能和分度并自锁功能，A轴旋转台8的两端设有端轴7。B轴旋转台2支撑在B轴驱动装置1上，由B轴驱动装置1带动绕Y轴做旋转运动，连接板3固定安装在B轴旋转台2上，3D打印头4采用熔融挤出成型喷头，3D打印头输出端子5固定安装在3D打印头4上，铣刀10安装在主轴9上，3D打印头4与A轴支座6均固定安装在连接板3远离B轴旋转台2的一侧，A轴旋转台8通过端轴7支撑在A轴支座6上，A轴驱动装置11的动力输出端与其中的一个端轴7固定连接，带动A轴旋转台8绕X轴做旋转运动；主轴9固定安装在A轴旋转台8上，主轴9的旋转轴线与A轴旋转台8的旋转轴线夹角为90°，3D打印头输出端子5的轴线与A轴旋转台8的旋转轴线的夹角θ为180°，具备喷出冷风、热风、或者切削液功能的辅助喷管12固定安装在A轴旋转台8上。进行铣削加工时，由控制系统控制辅助喷管12喷出冷风或者切削液以降低工件和刀具的温度并带走切屑，铣削完成后，由控制系统控制辅助喷管12喷出热风以快速使得工件达到3D打印所需温度。

Claims (3)

1.一种3D打印与铣削复合装置，包括B轴驱动装置(1)、B轴旋转台(2)、连接板(3)、3D打印头(4)、3D打印头输出端子(5)、A轴支座(6)、两端设有端轴(7)的A轴旋转台(8)、主轴(9)、铣刀(10)、A轴驱动装置(11)和辅助喷管(12)，其中B轴旋转台(2)支撑在B轴驱动装置(1)上，由B轴驱动装置(1)带动绕Y轴做旋转运动，连接板(3)固定安装在B轴旋转台(2)上，3D打印头输出端子(5)固定安装在3D打印头(4)上，铣刀(10)安装在主轴(9)上，其特征在于：3D打印头(4)与A轴支座(6)均固定安装在连接板(3)远离B轴旋转台(2)的一侧，A轴旋转台(8)通过端轴(7)支撑在A轴支座(6)上，A轴驱动装置(11)的动力输出端与其中的一个端轴(7)固定连接，带动A轴旋转台(8)绕X轴做旋转运动；主轴(9)固定安装在A轴旋转台(8)上，主轴(9)的旋转轴线与A轴旋转台(8)的旋转轴线夹角为90°，45°≤3D打印头输出端子(5)的轴线与A轴旋转台(8)的旋转轴线的夹角θ≤180°，辅助喷管(12)固定安装在A轴旋转台(8)上，辅助喷管(12)具备喷出冷风、热风、或者切削液的功能。

2.根据权利要求1所述的3D打印与铣削复合装置，其特征在于：3D打印头(4)采用熔融挤出成型喷头、选择性激光烧结激光头、选择性激光熔化激光头、激光工程化净成型激光头或光固化立体成型紫外光照射头。

3.根据权利要求1所述的3D打印与铣削复合装置，其特征在于：A轴驱动装置(11)与B轴驱动装置(1)均具有连续运动功能和分度并自锁功能。