CN109676390A - 金属混合加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属混合加工设备，包括用于将金属丝折弯成型的折弯装置、用于在经过折弯的金属丝上进行堆焊的三维冷焊装置和用于对堆焊件进行切削加工的切削机床。本发明的金属混合加工设备，采用折弯装置将金属丝折弯成目标零件底座的形状，采用冷焊机在折弯成型的金属丝上堆焊后进行切削加工，不仅成本降低，而且加工速度快、效率高。

Description

金属混合加工设备
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种金属混合加工设备。
背景技术
3D打印机又称三维打印机(3DP)，是采用累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现有技术中的金属三维打印机主要包括SLS(selective laser sintering，选择性激光烧结)和SLM(selective laser melting)全称选择性激光熔融，不仅价格昂贵，而且需要完全从基层开始累积打印，待完全完成打印后，再进行另外的切削工序，加工速度慢，效率低。
现有技术中的三维打印方法，从方法上讲还存在一个问题：当打印凸出部分或者要打印带洞的产品时，需要先打印凸出部分或者支撑洞顶的支架，然后以支架或支撑进行打印，待打印完成后在切削加工除去支架。这样的打印方法，需要另外打印大支架，不仅打印速度慢，而且浪费材料。
因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属混合加工设备，不仅可以降低成本，而且加工速度快、效率高。具体而言通过以下技术方案实现：
本发明的金属混合加工设备，包括用于将金属丝折弯成型的折弯装置、用于在经过折弯的金属丝上进行堆焊的三维冷焊装置和用于对堆焊件进行切削加工的切削机床。
优选技术方案中，所述折弯装置包括折弯机和用于补偿金属丝弯折造成相对三维冷焊装置运动的折弯机驱动装置。
优选技术方案中，所述三维冷焊装置包括冷焊机和用于驱动冷焊机上下、左右、前后运动的三维驱动装置，折弯机驱动装置通过连接件转动连接于冷焊机。
优选技术方案中，所述切削机床包括底座、纵向单自由度滑动连接于底座的工作台、固定设置于底座上的龙门架和设置在龙门架上的铣刀座，龙门架上还设置有铣刀座驱动装置，所述折弯装置和三维冷焊装置设置在工作台上方。
优选技术方案中，所述折弯装置及三维冷焊装置上方设置有摄像头和用于测量折弯金属丝与冷焊机的焊头之间距离的测距传感器。
优选技术方案中，所述铣刀座驱动装置包括设置在所述龙门架上的横向滚珠丝杠机构和设置在横向滚珠丝杠机构上的竖向滚珠丝杠机构，所述铣刀座转动连接于竖向滚珠丝杠机构。
本发明还公开了一种金属三维打印方法，当需要打印凸出部分或者洞形结构时，先采用折弯机将金属丝折弯成为凸出部分底座或者洞顶底座，然后在凸出部分底座或者洞顶底座上进行打印。
本发明的有益效果：本发明的金属混合加工设备，采用折弯装置将金属丝折弯成目标零件底座的形状，采用冷焊机在折弯成型的金属丝上堆焊后进行切削加工，不仅成本降低，而且加工速度快、效率高；本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
如图所示：本实施例中的金属混合加工设备，包括用于将金属丝折弯成型的折弯装置、用于在经过折弯的金属丝上进行堆焊的三维冷焊装置和用于对堆焊件进行切削加工的切削机床。采用折弯装置将金属丝折弯成目标零件底座的形状，采用三维冷焊装置在从折弯装置出来的金属丝上进行堆焊打印，待堆焊打印完成后直接采用切削机床对其进行；由于目标零件底座采用折弯机直接折弯成型，从而节省了底座的打印时间，采用三维冷焊装置进行堆焊成本更低。
冷焊技术利用充电电容，以10^-3～10^-1秒的周期，10^-6～10^-5秒的超短时间放电。电极材料与模具接触部位会被加热到8000～10000℃，等离子化状态的熔融金属以冶金的方式过渡到工件的表面。由于与母材之间产生了合金化作用，向工件内部扩散，熔渗，形成了扩散层，得到了高强度的结合。实现冷焊(热输入低)的原理是放电时间(Pt)与下一次放电间隔时间(It)相比极短，机器有足够的相对停止时间，热量会通过模具基本体扩散到外界，因此模具的被加工部位不会有热量的聚集。虽然模具的升温几乎停留在室温，可是由于瞬时熔化的原因，电极尖端的温度可以到达10000℃左右。焊条瞬间产生金属熔融，过渡到母材金属的接触部位，同时由于等离子电弧的高温作用，表层深处开成像生了根一样的强固的扩散层，呈现出高结合性，不会脱落。冷焊堆焊成型的工件不产生热裂纹、不变形、无色差、没有硬点、熔接强度高。
本实施例中，所述折弯装置包括折弯机2和用于补偿金属丝弯折造成相对三维冷焊装置运动的折弯机驱动装置3，折弯机的具体结构为现有技术，此处不再赘述，折弯机驱动装置3可以采用模组、气缸等可电控的驱动。金属丝被根据设计要求不同被折弯机折弯后与三维冷焊装置的相对位置会发生变动，采用折弯机驱动装置驱动折弯机带动金属丝整体运动以补偿位置的相对变动，提高加工效率。
本实施例中，所述三维冷焊装置包括冷焊机13和用于驱动冷焊机上下、左右、前后运动的三维驱动装置，三维驱动装置包括上下驱动机构9、左右驱动机构8和前后驱动机构11，折弯机驱动装置可以直接通过连接件14转动连接于冷焊机13。通过调节折弯机驱动装置相对于连接件14的转动角度，可以调整折弯机2的角度，并且堆焊加工完成后，只需前后驱动机构11向后运动，即可同时带动折弯装置和三维冷焊装置向后运动，以避让铣刀切削加工。
本实施例中，所述切削机床包括底座12、纵向单自由度滑动连接于底座的工作台1、固定设置于底座上的龙门架10和设置在龙门架上的铣刀座4，龙门架上还设置有铣刀座驱动装置，所述折弯装置和三维冷焊装置设置在工作台1上方，前后驱动机构11设置在龙门架的内侧，纵向是指前后方向，当然底座上还设置有用于驱动工作台前后滑动的工作台驱动装置，工作台驱动装置可以采用滚珠丝杠机构或者气缸等。结构简单、紧凑。
本实施例中，所述折弯装置及三维冷焊装置上方设置有摄像头15和用于测量折弯金属丝与冷焊机的焊头之间距离的测距传感器16。将测量的数据输入中央控制器以精确控制冷焊机在金属丝上进行堆焊。
本实施例中，所述铣刀座驱动装置包括设置在所述龙门架上的横向滚珠丝杠机构7和设置在横向滚珠丝杠机构上的竖向滚珠丝杠机构，所述铣刀座4转动连接于竖向滚珠丝杠机构，横向滚珠丝杠机构7采用可控电机5进行驱动，竖向滚珠丝杠机构采用可控电机6进行驱动。
本发明还公开了一种金属三维打印方法，当需要打印凸出部分或者洞形结构时，先采用折弯机将金属丝折弯成为凸出部分底座或者洞顶底座，然后在凸出部分底座或者洞顶底座上进行打印。本方法可以采用上文实施例中的金属混合加工设备，先用折弯机折弯金属丝用冷焊机堆焊打印，也可以用折弯机折弯成为底座后，结合普通的金属打印机打印。该打印方案方法，无需再打印支架，其底座与产品合为一体，不仅节省打印材料，而且打印速度快。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种金属混合加工设备，其特征在于：包括用于将金属丝折弯成型的折弯装置、用于在经过折弯的金属丝上进行堆焊的三维冷焊装置和用于对堆焊件进行切削加工的切削机床。
2.根据权利要求1所述的金属混合加工设备，其特征在于：所述折弯装置包括折弯机和用于补偿金属丝弯折造成相对三维冷焊装置运动的折弯机驱动装置。
3.根据权利要求2所述的金属混合加工设备，其特征在于：所述三维冷焊装置包括冷焊机和用于驱动冷焊机上下、左右、前后运动的三维驱动装置，折弯机驱动装置通过连接件转动连接于冷焊机。
4.根据权利要求3所述的金属混合加工设备，其特征在于：所述切削机床包括底座、纵向单自由度滑动连接于底座的工作台、固定设置于底座上的龙门架和设置在龙门架上的铣刀座，龙门架上还设置有铣刀座驱动装置，所述折弯装置和三维冷焊装置设置在工作台上方。
5.根据权利要求4所述的金属混合加工设备，其特征在于：所述折弯装置及三维冷焊装置上方设置有摄像头和用于测量折弯金属丝与冷焊机的焊头之间距离的测距传感器。
6.根据权利要求4所述的金属混合加工设备，其特征在于：所述铣刀座驱动装置包括设置在所述龙门架上的横向滚珠丝杠机构和设置在横向滚珠丝杠机构上的竖向滚珠丝杠机构，所述铣刀座转动连接于竖向滚珠丝杠机构。
7.一种金属三维打印方法，其特征在于：当需要打印凸出部分或者洞形结构时，先采用折弯机将金属丝折弯成为凸出部分底座或者洞顶底座，然后在凸出部分底座或者洞顶底座上进行打印。
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