CN106061712B - 一种用于研磨通过增材制造定制的工件的机器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用磨具(245)来研磨工件(205)机器(200)。该机器包括用于旋转主轴(230)的电机(225)，该主轴包括用于夹持工件(205)的工件夹具(235)。该机器还包括刀架(240)，其用来相对于工件安装和移动磨具，其中该机器还包括打印系统(210)，其用于通过增材制造将可打印材料(250)打印到工件上。在工件已经在机器中被研磨或车削后，打印材料可用于定制工件的形状。这种组合允许减少机器占用的空间并且增加产品的精度。

Description

一种用于研磨通过增材制造定制的工件的机器
发明领域
本发明涉及一种使用磨具研磨工件的机器。
背景技术
一种机器是众所周知的用于在工件上执行研磨操作或车削操作的工具。该机器包括用于旋转主轴的电机，该主轴连接到夹持工件的工件夹具。典型地使用磨具执行研磨或车削操作，该磨具安装在刀架上。刀架相对于工件移动磨具，其通常在操作过程中旋转。在操作过程中，磨具经由螺旋路径切入工件从而使工件成形。
该机器经常用在模型车间中来生成定制的工件，例如生成定制的轴承的内圈和/或外圈。但是，研磨过程是相对昂贵且耗时的，并且通常仅导致旋转对称的解决方案。为了生产一个真正的定制工件，在这样的模型车间也有其他的制造过程可用。
这些另外的制造过程中的一种可以是，例如，增材制造(additivemanufacturing)或者通常被称为3D打印。这个工艺还是一种已知的制造技术，通过该工艺可根据数字模型来生成三维固态物体(three-dimentional solid object)。增材制造的过程首先从生成数字模型开始，可通过任何已知的数字建模方法生成数字模型，比如使用CAD程序来生成数字模型。接着，将数字模型切分成多个切片(slice)，其中每个切片均表示数字模型中的一层，打印材料则应定位(分布)在这样的切片层中。单层切片被顺序注入增材制造工具或3D打印机中，后两者根据各层切片来堆积材料，以此方式逐层生成完整的三维固态物体。
在早期的增材制造中，主要使用塑料材料或树脂作为生成三维固态物体的打印材料，但是现在已经开发除了其它的工艺，包括不同类型金属在内的其它材料也可以使用增材制造技术来堆积成层。这种制造技术的主要好处是，允许设计者用相对简单的制造方法生产几乎任何三维物体。例如，当一产品需要原始模型时——如原始模型在模型车间完成的那样——或者当仅需要数量有限的产品时，这种制造技术是特别有利的。
在模型车间中，增材制造的使用(例如生产轴承)正在不断扩展，这对保持轴承所要求的高精度提出了额外的挑战。
发明内容
本发明的目的之一是扩展机器的可用性。
本发明的第一方面提出一种使用磨具来研磨工件的机器。实施例在从属权利要求中限定。
根据本发明的第一方面所述的机器包括用于旋转主轴的电机，主轴包括夹持工件的工件夹具。该机器包括用于安装磨具和相对于工件移动磨具的刀架。该机器还包括用于通过增材制造将可打印材料打印到工件上的打印系统。
发明人已经认识到，新的生产工艺可要求机器的研磨工艺与增材制造结合以便为研磨的工件添加附加功能。一个很好的示例是在轴承中使用的轴承圈。这些轴承圈需要在机械上加强的滚道表面，其与滚动体接触并引导滚动体，而该轴承的轴承圈的其余部分可具有由客户所要求的任何形状。在机械上加强的滚道表面通常是在机器中使用车削工艺生产的，这是因为滚道表面的旋转对称性在轴承中是非常重要的。然而，可以使用另一种制造技术，例如增材制造来生产轴承圈的其余部分。在已知的模型车间，工件或用于轴承的半成品轴承圈必须从机器中取出并且准确定位到3D打印工具中以定制轴承圈的其余部分。轴承半成品轴承圈的这种准确替换需要大量的时间。此外，在将半成品轴承圈准确放置到3D打印工具里面的过程中总是有一些残差，因此其通常优选不采用此种方式。不同工具的定位系统之间的校准差异可能很显著，并由此进一步降低生产工艺的精度。最后，在模型车间使用额外的3D打印工具增加了机器在模型车间或工厂中占用的空间。根据本发明所述的机器包括打印系统，例如，用于将打印材料打印到工件上的打印头。由于这个机器与3D打印工具的组合，工厂的整体占用空间可以减小，但是通过车削过程和增材制造过程的组合生产的工件的整体精度是显著提高的。此外，由于工件不必从机器上取下并且准确地定位在3D打印工具中这一事实，实现了生产时间的减少。
根据本发明所述的机器的另一个好处是，另外的旋转过程可以被用于处理被打印在工件上的打印材料。目前，打印材料具有粒状结构，该粒状结构可能对于一些工件表面而言并非是优选的。在增材制造过程中，工件保持在机器内部这一事实允许，例如在应用打印材料之后进一步的研磨或抛光步骤。因为在整个制造过程中工件保持在工件夹具内，所以该研磨或抛光步骤可以同样非常准确地执行。
利用重力能够完成可使用打印系统或打印头打印的材料的打印或堆积，通过重力液态可打印材料的滴液或固态材料的颗粒堆积在工件上。在这样的实施例中，打印系统还包括激光源，当滴液或颗粒一到达工件上的所需位置时，该激光源就照射该液滴或颗粒。或者，类似于从喷墨打印机喷射出墨，可以从打印系统喷射出可打印材料。
在机器的一个实施例中，打印系统被设置和构造成用于将可打印材料打印到工件上，同时，在使用中，工件保持连接到工件夹具。如已经指出的，在研磨和增材制造工艺中，工件保持在相同的工件夹具中显著提高了工件的形状和尺寸的精度。这是由工件必须从一个工具移到另一个工具时在工具间的校准差异，以及当从一个工具换到另一个工具时可能出现的定位差异造成的。根据本发明所述的机器还能够提供增材制造过程从而减少更换工具的需求。
在机器的一个实施例中，该机器包括用于相对于工件定位打印系统的至少一部分的定位臂。增材制造技术可能在打印系统或打印头的定位中需要一定的灵活性。一般来说，在已知的机床中的标准刀架中不能提供这种灵活性。因此，用于相对于工件定位打印系统的至少一部分(例如，打印头)的附加臂将允许，例如改造现有机床使其有可能进行增材制造。此外，一些增材制造工序利用重力将可打印材料堆积到工件上。为了实现这一点，在使用中，打印头必须被大致垂直地定位在工件的上方，而这对使用已知机床的已知刀架是不可行的。
在机器的一个实施例中，刀架也被设置和构造成用于安装和移动打印系统的至少一部分。在该实施例中，刀架被设置为移动打印系统的至少一部分，例如，打印头。在这样的情况下，与刀架相关联的并且在研磨过程中使用的坐标系统将是与在增材制造过程中使用的坐标系统相同的，这进一步提高了双重制造过程的精度。仅需要对坐标系统进行单次校准就能够实现整体最佳精度。
在机器的一个实施例中，打印系统的至少一部分可拆卸地连接到刀架。这样由打印系统的至少一部分(例如，打印头)移除或替换磨具可以使用可移动臂或机器人手臂自动完成。或者，刀架可具有某种旋转系统，该旋转系统使得打印头能够替换磨具。
在机器的一个实施例中，机器被设置和构造成在使用中，打印系统的至少一部分被垂直地定位在工件的上方以便将可打印材料添加到工件上。如前面指出的，某些增材制造过程利用重力来堆积液态可打印材料或经过颗粒化处理的固态可打印材料，这就要求在使用中，打印系统(例如，打印头)的放置部件垂直地位于工件的上方。
在机器的一个实施例中，机器包括用于控制电机的控制器，该电机用于基于增材制造工艺来控制工件的旋转。增材制造工艺所需的电机的控制的范围可以是与平常的研磨或车削工艺所需的控制范围完全不同的。在增材制造过程中，控制器可能需要控制工件旋转慢至几乎为每分钟零转。在一个实施例中，该机器可以具有单个控制器，其在研磨或车削过程和增材制造过程中都能够控制工件旋转。
在机器的一个实施例中，控制器控制实施工件分步旋转的电机。该分步旋转可用于使用增材制造过程足够准确地生成非圆形结构。
在机器的一个实施例中，机器还包括与控制器相连的角位传感器，该角度传感器在使用中用于感测基于增材制造的工件的角度位置。根据本发明所述的机器可以包括在磨削或车削过程中使用的第一角位传感器和在增材制造过程中使用的第二角位传感器。考虑到不同的工作模式，可能有益的是：第一角位传感器需要在高速度的条件下保持准确，而第二角位传感器需要在非常低速度的条件下准确。这些不同的要求不可能结合在单个角位传感器中。然而，如果这些要求可以结合在单个角位传感器中，那么从成本的角度来看这可能是优选的。
在机器的一个实施例中，机器包括绝对定位系统，用于相对于工件来定位打印系统的至少一部分。该打印系统的这一部分可以是，例如，打印头。
在机器的一个实施例中，机器包括隔室，其用于在该隔室内部生成受控环境，在使用中，打印系统的至少一部分位于隔室中从而在受控环境中将增材制造应用到工件上。由于在工序中可能产生有害流体或由于空气中存在污染物，应避免这些有害流体和污染物使其不会在增材制造过程中掺入到工件中，因此增材制造过程中的一些工艺可能需要受控环境。
在机器的一个实施例中，机器包括一容器，该容器包含有可打印材料，该容器被设置和构造成能够用可打印材料至少部分地浸没工件。该容器可包括液态可打印材料，或者可以包括经过颗粒化处理的固态可打印材料。增材制造过程可通过用强光(例如激光)照射可打印材料层的一部分来执行，使得可打印材料颗粒被熔化或使得可打印材料液体被局部硬化。
在机器的一个实施例中，控制器被设置和构造成用于控制打印系统的打印并且用于控制打印系统中的至少一部分相对于工件的定位。使用单个控制器既控制车削或研磨过程，又控制增材制造或3D打印过程。
在机器的一个实施例中，机器包括表面处理装置，在使用中，该表面处理装置用于在应用可打印材料之前清洗工件表面。当车削或研磨过程不是硬车削或硬磨削过程时，这可能是有益的。典型地，这种硬车削过程并不需要冷却流体。这样，工件可以不用广泛清洗就立即用于增材制造过程。然而，对于许多其它研磨过程，可使用特定的冷却或研磨液，其通常需要在将一层可打印材料通过增材制造过程应用到工件的外壁上之前被清洗。在机器的一个实施例中，板条包括表面处理装置，在使用中，该表面处理装置用于在应用可打印材料到工件之前使工件的表面粗糙。表面的这个粗糙处理可生成提高工件表面和可打印材料之间的结合的附接构件。在机器的一个实施例中，机器包括表面处理装置，在使用中，该表面处理装置用于在应用可打印材料之前对工件的表面的至少一部分进行涂覆。该涂覆还可以充当在增材制造过程中用于提高工件和所添加的可打印材料之间的结合的附接构件。
在机器的一个实施例中，机器包括用于提供可打印材料到打印头的供给装置。这样的供给装置可以用于提供液态可打印材料到打印头，或者可以用于提供可打印材料的经过颗粒化处理的固态颗粒到打印头。使用这种供给装置允许打印头的尺寸和重量保持有限。这对确定定位臂的尺寸是有益的，其中该定位臂用于相对于工件定位打印头。
在机器的一个实施例中，打印系统被设置成能够选用以下列表中的方式来实施增材制造，这些方式包括：立体光刻、选择性激光烧结、选择性激光熔化、分层实体制造、熔融堆积建模、选择性结合、激光工程净成形、光聚合、直接激光堆积(优选)和选择性电子束烧结。
在机器的一个实施例中，机器被设置和构造成用于对工件应用硬车削或硬镗孔过程。
在机器的一个实施例中，打印系统被设置成用于打印以下列表中的可打印材料：钢、不锈钢、马氏体时效钢、工具钢、低合金钢、铜合金、镍合金、钴合金、铝、铝合金、钛、钛合金。
附图说明
本发明的这些和其他方面是从下文描述的实施例中显而易见的，并且将参照下文描述的实施例来阐明。在附图中，
图1示出了根据本发明所述的机器的主视图，
图2A示出了根据本发明的机器的第二个实施例的剖视图，
图2B示出了根据本发明的机器的第三个实施例的剖视图，
图3示出了轴承的内圈的剖视图，在该轴承中，已经使用硬车削过程和增材制造过程生产了该内圈，
图4A示出了增材制造工具的第一个实施例，在该实施例中，液态树脂用于在增材制造过程中应用打印材料，
图4B示出了增材制造工具的第二个实施例，在该实施例中，液态树脂由分配器分配用于在增材制造过程中应用打印材料，
图5A示出了增材制造工具的第三个实施例，在该实施例中，材料被进行颗粒化处理使其成为小的固态颗粒，这些固态颗粒用于在增材制造过程中应用打印材料，
图5B示出了增材制造工具的第四个实施例，在该实施例中，经过颗粒化处理的固态材料由分配器分配用于在增材制造过程中应用打印材料，以及
图6示出了增材制造工具的第五个实施例，在该实施例中，分配熔融的塑料材料用于在增材制造过程中应用打印材料，以及
应当注意的是，在不同的附图中具有相同参考编号的项目，具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。当这样的项目的功能和/或结构已经被解释过，就没有必要在详述中重复关于其的解释。
具体实施方式
图1示出了根据本发明所述的机器100的主视图。图1所示的机器100包括布置在座中用于驱动工件夹具135的电机125，工件夹具135用于旋转工件105。机器100还包括用于相对于工件105定位磨具245(见图2)的刀架140。刀架140被安装在一定位机构上，其用于平行于工件夹具135的旋转轴定位刀架140，并且被安装在另一个用于定位刀架140垂直于工件夹具旋转轴的定位机构上。刀架140还被设置成用于安装打印系统110的至少一部分(例如，打印头)到刀架140上。这个打印头110可以将例如3D打印过程应用到工件105上。
在机器100的实施例中，打印头110通过定位臂115连接到刀架140。定位臂115可用于使打印头110能够基本上围绕工件105定位从而基本上完全围绕工件105来应用增材打印过程。打印头110优选通过定位臂115可拆卸地连接到刀架140。这允许由打印头110替换磨具245，使得用于相对于工件105定位磨具245的同一个坐标系统也可以用于相对于工件105定位打印头110。这样使用同一个定位系统能够实现打印材料在工件105上更准确地定位。
图2A示出了根据本发明的机器200的第二个实施例的剖视图。在此剖视图中，电机225和工件夹具235连同用于夹持磨具245并且相对于工件205定位磨具245的刀架240一起被再次示出。在此剖视图中，主轴230也被示出，该主轴由电机225转动，并且与包括工件205的工件夹具235附接在一起。与图1所示的实施例的一个不同之处是，图2A所示的实施例包括打印头210，其通过定位臂215连接，其中定位臂215是与刀架240分开的。这种布置的优点在于，定位臂215可以被布置为更靠近工件205，并且定位臂215可以被定位使得打印头210在使用中可以位于工件205垂直上方的位置，从而使得可打印材料250可以被堆积。打印头210通过供给装置255连接到包含有可打印材料250的容器。这种可打印材料250可以是液态可打印材料，例如树脂，其被从打印头210朝向工件205分配或喷射。打印头210还可以被设置为发射来自激光源(未示出)的激光束，激光源被布置在打印头210上，或是位于远处并且经由玻璃纤维光导(未示出)引导到打印头210。控制器270控制打印头210朝向工件205发射激光束使得当树脂接触工件205时将其硬化。或者，打印材料250可以是经过颗粒化处理固态颗粒可打印材料，打印头210朝向工件205分配或喷射该经过颗粒化处理的固态颗粒可打印材料。控制器270再次控制打印头210朝向工件205发射激光束使得当经过颗粒化处理固态颗粒可打印材料接触工件205时将其烧结或熔融。在图2A的剖面图中，控制器270被连接到电机225和打印头210，用于根据增材制造过程来控制打印头210和电机225的移动(即工件205的旋转)。如图2A所示的机器200还包括与控制器270连接的角位传感器275，该角位传感器用于向控制器270提供工件205的位置信息。这个角位传感器275可以用于在增材制造过程中相对于打印头210准确地定位工件205。
如图2A所示的根据本发明所述的机器200包括隔室280，用于在隔室280内生成受控环境。当应用增材制造过程时，打印头210位于隔室中，用于在受控环境中将增材制造应用到工件205上。由于在处理过程中可能产生的有害流体，一些增材制造过程可能需要受控环境。或者，可能需要或优选有受控环境以避免污染物(该污染物可能存在于环境空气中)在增材制造过程中被掺入到工件205中。
图2B示出了根据本发明的第三个实施例的机器220的剖视图。如图2B所示的机器220包括打印系统210，其目前包括通过扫描镜420发射激光束412的激光器410。与图2A中的机器200类似，电机225，主轴230和工件夹具235与工件205再次被示出。现在，示出包括(以液态树脂450形式的)可打印材料450的树脂容器430，其用于执行增材制造过程。3D打印过程类似关于图4A更详细地解释的。当然作为可打印材料450的液态树脂450的替代物，容器430还可以包括作为可打印材料550的经过颗粒化处理固态颗粒可打印材料550，类似关于图5A更详细地展示的。
图3示出了作为轴承(未示出)的内圈300的工件300的剖视图，在轴承中，已经使用硬车削过程和增材制造过程生产了内圈300。内圈300包括滚道表面310，该滚道表明典型地包括用于引导轴承的滚动体(未示出)的硬化钢表面310。滚动体的此类引导表面应该能够承受使用中的滚动体引致的显著应变和应力。因此，该表面最好由硬化钢制成。成形滚道表面310可以使用硬车削过程来完成。尤其在图3所示的实施例中，滚道表面310被机械加工成具有相对于轴承旋转轴的倾斜角。当轴承必须承受在使用中作用在其上的径向力时，通常应用这种倾斜角。使用根据本发明的机器100、200、220的硬车削过程允许精确机械加工滚道表面310。接着，根据本发明的机器100、200、220被用来添加打印材料360，以生成内圈300的具体形状，例如以便适配轴或杆。在图3所示的内圈300中，打印材料360构成凸缘360，其用于承受作用在基本上平行于旋转轴的方向上的滚动体的功率器件。由于使用根据本发明所述的机器100、200、220，使用两个过程制造的内圈300的精度被显著提高。
图4A示出了增材制造工具400的第一个实施例，在该实施例中，液态树脂450用于在增材制造过程中应用打印材料460。在图4A中所示的增材制造工具400可构成如图1和图2所示的打印系统110，210。这样的增材制造工具400包括树脂容器430，该树脂容器430包含有液态树脂450。在树脂容器430内部定位平台470，其被设置为慢慢向下移动进入树脂容器430。增材制造工具400还包括激光器410，其发射出激光束412，该激光束412具有用来对位于打印材料460上的以下位置处的液态树脂450进行硬化的波长，即在所述位置处应添加额外的打印材料460。在将要应用新的一层打印材料460之前，在打印材料460上拖动复涂棒440，以确保在打印材料460的顶部有液态树脂450的薄层。使用激光器410照射要应用额外的打印材料460的位置处，液态树脂450的薄层上的部分将会使得树脂450局部硬化。在如图4A所示的实施例中，使用扫描镜420反射激光束412穿过液态树脂450的层。如果在当前层中需要被硬化的所有部分都被激光束412进行过了照射，平台470将打印材料460进一步降低至液态树脂450中，以允许复涂棒460将另一层液态树脂450应用在打印材料460的顶部上，从而继续增材制造过程。
图4B示出了增材制造工具401的第二个实施例，在该实施例中，液态树脂450由分配器405或打印头405分配，用于在增材制造过程中应用打印材料460。图4B所示的增材制造工具401也可以构成如图1和图2所示的打印系统110、210。增材制造工具401还包括树脂容器430，该树脂容器430包含有液态树脂450，其要经由供给装置455朝向打印头405进行供给。打印头405还包括打印喷嘴415，液态树脂450的滴液从该打印喷嘴朝向打印材料460发射。这些液滴可在重力作用下从打印头405落到打印材料460上，或者可以使用一些喷射机构(未示出)从打印喷嘴415朝向打印材料460喷射滴液。打印头405还包括发射激光束412的激光器410，以便当激光束击中打印材料460时立即该硬化液态树脂450的滴液，从而将液态树脂450的滴液固定到已打印的材料460时。形成固态物体的打印材料460可以位于平台470上。
图5A示出了增材制造工具500的第三个实施例，在该实施例中，对材料进行颗粒化处理，以使其成为小的固态颗粒550，这些小的固态颗粒550被用于在增材制造过程中应用打印材料560。图5A所示的增材制造工具500也可以构成如图1和图2所示的打印系统110，210。现在，增材制造工具500(也称为选择性激光烧结工具500，或SLS工具500)包括颗粒容器530，该颗粒容器530包含有经过颗粒化处理的小的固态颗粒550。打印材料560再次位于平台570上，并完全由经过颗粒化处理的小固态颗粒550包围。降低该平台允许颗粒供给辊540将另一层经过颗粒化处理的固态颗粒550应用到打印材料560上。接着使用激光器510和扫描镜520局部地应用激光束512将局部地熔化经过颗粒化处理的固态颗粒550，并将其与彼此连接以及与打印材料560连接以生成要创建的固态物体的下一层。接着，平台570进一步向下移动，以允许经由该颗粒供给辊540应用下一层经过颗粒化处理的固态颗粒550，从而在增材制造过程中继续下一层。
图5B示出了增材制造工具501或SLS工具501的第四个实施例，在该实施例中，经过颗粒化处理的固态材料550由分配器505或打印头505分配，用于在增材制造过程中应用打印材料560。图5B所示的增材制造工具501可以构成如图1和图2所示的打印系统110、210。增材制造工具501还包括颗粒容器530，该颗粒容器530包含有经过颗粒化处理的固态颗粒550，其要经由供给装置555向着打印头505进行供给。打印头505还包括打印喷嘴515，经过颗粒化处理的固态颗粒550从该打印喷嘴朝向打印材料560发射。这些固态颗粒550可以在重力作用下从打印头505落到打印材料560上，或者可以使用一些喷射机构(未示出)从打印喷嘴515朝向打印材料560喷射固态颗粒550。打印头505还包括发射激光束512的激光器510，以便当激光束击中打印材料560时立即熔化或烧结固态颗粒550，从而将固态颗粒550固定到已打印的材料560时。形成固态物体的打印材料560可以位于平台570上。
图6示出了增材制造工具600的第五个实施例，在该实施例中，分配熔融的塑料材料650用于在增材制造过程中应用打印材料660。而且图6所示的增材制造工具600也可以构成如图1和图2所示的打印系统110、210。图6所示增材制造工具600也被称为熔融堆积建模工具600或FDM工具600。现在塑料细丝630经由细丝供给装置640被送入分配器610或熔化器610中。分配器610或熔化器610包括挤出喷嘴615，其用于熔化塑料丝630，以形成熔融的塑料材料650的滴液，该滴液被应用到打印材料660，并且在其上硬化且连接到已打印的材料660。分配器610可以被设置和构造成在重力作用下或通过喷射机构(未示出)将熔融的塑料650的滴液应用到打印材料660。增材制造工具600还包括定位系统620，其用于跨打印材料660来定位分配器610。
综上所述，本发明提供了一种使用磨具245来研磨工件205的机器200。该机器包括用于旋转主轴230的电机225，主轴230包括夹持工件205的工件夹具235。机器还包括相对于工件来安装和移动磨具的刀架240，其中，机器还包括用于经由增材制造将可打印材料250打印到工件上的打印系统210。在工件已经在机器中被研磨或车削后，打印材料可用于定制工件的形状。这种组合允许减少机器占用的空间并增加产品精度。
应当指出的是，上述实施例用于说明而非限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计许多替代的实施例。
在权利要求中，任何被置于括号之间的参考符号不应当被理解为是对权利要求进行限制。动词“包括(comprise)”及其变形的使用并不排除存在与权利要求中所规定的构件或步骤不同的构件或步骤。在一构件之前的冠词“一(a或an)”并不排除存在多个此类构件。本发明可通过包括多个独特构件的硬件，以及通过适当编程的计算机来实现。在设备权利要求中枚举了若干装置，这些装置中的一些可通过同一硬件项目来实现。事实上，在彼此不同的从属权利要求中记载了特定措施，但这并不表明这些措施的组合使用不能够产生优势。
附图标记列表
机器 100、200、220
工件 105、205、300
打印头 110、210、405、505
定位臂 115、215
电机 125、225
主轴 230
工件夹具 235
刀架 140、240
磨具 145、245
控制器 270
角位传感器 275
隔室 280
可打印材料 250、450、550、650
打印材料 360、460、560、660
供给装置 255、455、555
内圈 300
滚道表面 310
凸缘 360
增材制造工具 400、401
打印头 405、505
打印喷嘴 415、515
激光 410、510
激光束 412、512
扫描镜 420、520
树脂容器 430
复涂棒 440
液态树脂 450
供给装置 455、555
平台 470、570、670
SLS工具 500、501
颗粒容器 530
颗粒供给辊 540
颗粒材料 550
FDM工具 600
熔化器 610
挤出喷嘴 615
定位构造 620
细丝 630
细丝供给装置 640
液态塑料 650

Claims (18)

1.一种使用磨具(245)来研磨工件(105、205、300)的机器(100、200、220)，包括：
主轴(230)；
用于夹持所述工件(105、205、300)的工件夹具(135、235)，所述工件夹具(135、235)组装到所述主轴(230)；
与所述主轴(230)旋转接合的电机(125、225)，其中所述主轴的旋转运动在研磨操作中围绕中心轴旋转所述工件(105、205、300)；
其特征在于：所述机器(100、200、220)还包括：
被设置和构造成经由增材制造将可打印材料(250、450、550、650)打印到所述工件(105、205、300)上的打印系统(110、210)，其中所述主轴延伸到包含有所述可打印材料的可打印材料的容器中，其中所述可打印材料被呈现用于执行增材制造过程；
所述磨具，其中所述磨具包括用于在应用所述可打印材料到所述工件之前使所述工件的表面粗糙的表面处理装置；
刀架(140、240)，其用于相对于所述工件(105、205、300)安装和移动所述磨具，所述磨具被构造成且适于将研磨操作应用于所述工件和由所述打印系统应用的增材材料；
控制器(270)，其根据下述步骤被编程以控制所述电机(125、225)、所述刀架和所述打印系统(110、210)：
将所述工件安装到所述主轴；将所述工件加工成期望的形状；
制备所述工件的表面以便接纳所述打印系统的增材材料；
使用所述打印系统，通过所述增材制造将所述增材材料应用到所述工件；
移动所述刀架以结合所述电机的旋转运动定位所述磨具来研磨所述工件和增材材料以产生环形形状的部件，其中所述部件的所述环形形状关于所述中心轴是同心的。
2.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)包括定位臂(115、215)，用于相对于所述工件(105、205、300)来定位所述打印系统(110、210)中的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述刀架(140、240)被设置和构造成也用于安装和移动所述打印系统(110、210)中的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的机器(100、200、220)，其中所述打印系统(110、210)中的至少一部分能够可拆卸地附着到所述刀架(140、240)。
5.根据权利要求2或3所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)被设置和构造成在使用中将所述打印系统(110、210)中的至少一部分垂直地定位在所述工件(105、205、300)的上方，用于将所述可打印材料(250、450、550、650)添加到所述工件(105、205、300)。
6.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述控制器(270)被配置成根据增材制造过程控制所述电机(125、225)以及控制所述工件(105、205、300)的旋转。
7.根据权利要求6所述的机器(100、200、220)，其特征在于，所述控制器(270)控制电机(125、225)，用于对工件(105、205、300)实施步进式旋转驱动。
8.根据权利要求6或7所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)还包括与所述控制器(270)相连的角位传感器(275)，所述角位传感器在使用中用于感测基于增材制造的所述工件(105、205、300)的角度位置。
9.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)包括定位系统，用来相对于所述工件(105、205、300)定位所述打印系统(110、210)的至少一个部分。
10.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)包括隔室(280)，用于在所述隔室(280)内生成受控环境，在使用中，所述打印系统(110、210)中的至少一部分位于所述隔室(280)中，以便在所述受控环境中将增材制造应用到所述工件(105、205、300)。
11.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)包括容器(430)，所述容器包含有可打印材料(250、450、550、650)，所述容器(430)被设置和构造成能够用所述可打印材料(250、450、550、650)至少部分浸没所述工件(105、205、300)。
12.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述控制器(270)被设置和构造成用于控制所述打印系统(110、210)的打印以及控制所述打印系统(110、210)中的至少一部分相对于所述工件(105、205、300)的定位。
13.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)包括表面处理装置，用于：
—在使用中，在应用所述可打印材料(250、450、550、650)之前，清洁所述工件(105、205、300)的表面；和/或
—在使用中，在将所述可打印材料应用到所述工件(105、205、300)之前，使所述工件(105、205、300)的表面粗糙；和/或
—在使用中，在应用所述可打印材料(250、450、550、650)之前，对所述工件(105、205、300)表面的至少一部分进行涂覆。
14.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器包括用于将所述可打印材料(250、450、550、650)提供到所述打印头(110、210)的供给装置(255)。
15.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其特征在于，所述打印系统(110、210)被设置为能够选用以下方式来实施增材制造，这些方式包括：立体光刻、选择性激光烧结、选择性激光熔化、分层实体制造、熔融堆积成型、选择性结合、激光工程净成形、光聚合、直接激光堆积和选择性电子束烧结。
16.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述机器(100、200、220)被设置和构造成用于将硬车削或硬镗孔工艺应用到所述工件(105、205、300)。
17.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述打印系统(110、210)被设置为用于打印以下可打印材料(250、450、550、650)：钢、铜合金、镍合金、钴合金、铝、铝合金、钛、钛合金。
18.根据权利要求1所述的机器(100、200、220)，其中所述电机能够以高速度和非常低速度旋转，所述机器还包括：
第一角位传感器，其在高速度下是准确的；和
第二角位传感器，其在非常低速度下是准确的。
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