CN112692591A - 一种移动式增减材复合制造数控加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种移动式增减材复合制造数控加工设备，涉及增减材设备技术领域。一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于龙门架的切削刀具，还包括固定架，龙门架和切削刀具的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个龙门架通过固定架固定连接。采用本发明，能够通过切削刀具对加工材料的上、下两侧同时进行切削加工，使切削刀具与加工材料之间的作用力相互抵消，达到减少震动输出的作用，提高加工精度。

Description

一种移动式增减材复合制造数控加工设备

技术领域

本发明涉及增减材设备技术领域，具体而言，涉及一种移动式增减材复合制造数控加工设备。

背景技术

增材制造(AdditiveManufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

减材制造是相对“增材制造”而言，它是将原材料装夹固定于设备上，通过刀具减少或去除材料的加工方式，最终成型为所需部件的工艺类型，如铣、刨、磨、削等，即“传统”机械加工制造。相较于塑料手板加工、金属手板加工、小批量加工均存在一定优势。

现有的增材制造和减材制造需要使用到增减材复合制造装置对物品进行机械加工，但是现有的增减材复合制造装置都是安装在固定位置进行定点作业，无法满足移动式作业需要。在特殊需求下，比如野外作业时，增减材复合制造装置可结合移动式车体形成移动增减材复合制造的方舱装置，该装置需要将增减材复合制造装置容纳于方舱内，便于在野外安装方舱的车辆中移动式工作。由于现有增减材复合制造装置的切削刀具只有一个，切削时物品从切削刀具的切削方向单侧受力，由于机械加工本身是加工刀具与加工材料之间靠力的作用完成的加工过程，具有较大的震动输出，特别是在移动过程中更加会造成切削不稳定，加工精度无法保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动式增减材复合制造数控加工设备，其能够通过切削刀具对加工材料的上、下两侧同时进行切削加工，使切削刀具与加工材料之间的作用力相互抵消，达到减少震动输出的作用，提高加工精度。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于龙门架的切削刀具，还包括固定架，龙门架和切削刀具的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个龙门架通过固定架固定连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述龙门架包括水平设置的X轴固定梁、水平设置的Y轴固定梁和Z轴安装架，X轴固定梁与固定架一体成型，Y轴固定梁沿X轴固定梁的轴向滑动设于X轴固定梁；Z轴安装架沿Y轴固定梁的轴向滑动设于Y轴固定梁；切削刀具竖直滑动设于Z轴安装架。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述X轴固定梁设有第一螺杆和与第一螺杆传动连接的第一驱动电机，Y轴固定梁设有第一滑套，第一滑套设有与第一螺杆配合的第一螺孔，第一螺杆穿过第一螺孔；

Y轴固定梁设有第二螺杆和与第二螺杆传动连接的第二驱动电机，Z轴安装架设有第二滑套，第二滑套设有与第二螺杆配合的第二螺孔，第二螺杆穿过第二螺孔；

切削刀具设有第三螺杆和与第三螺杆传动连接的第三驱动电机，Z轴安装架设有第三滑套，第三滑套设有与第三螺杆配合的第三螺孔，第三螺杆穿过第三螺孔。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述X轴固定梁设有第一滑轨，Y轴固定梁设有与第一滑轨配合的第一滑块，第一滑块滑动设于第一滑轨；

Y轴固定梁设有第二滑轨，Z轴安装架设有与第二滑轨配合的第二滑块，第二滑块滑动设于第二滑轨；

切削刀具设有第三滑轨，Z轴安装架设有与第三滑轨配合的第三滑块，第三滑块滑动设于第三滑轨。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一滑块、第二滑块和第三滑块均采用气压型制动滑块。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述固定架的底部设有支撑组件，支撑组件包括上支撑板和下支撑板，上支撑板与固定架连接，上支撑板设有水平传感器；

上支撑板与下支撑板之间设有多个用于调节上支撑板水平的液压油缸；还包括处理器，水平传感器与液压油缸分别与处理器电连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述液压油缸外部套设有导向筒，导向筒外套设有弹簧。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述液压油缸的一端与上支撑板转动连接，液压油缸的另一端与下支撑板转动连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述上支撑板与液压油缸之间设置有第一球铰链，第一球铰链的一端固定于上支撑板，第一球铰链的另一端固定于液压油缸的顶部。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述下支撑板与液压油缸之间设置有第二球铰链，第二球铰链的一端固定于下支撑板，第二球铰链的另一端固定于液压油缸的底部。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于龙门架的切削刀具，还包括固定架，龙门架和切削刀具的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个龙门架通过固定架固定连接。

实际使用时，将加工材料放置于两个切削刀具之间，如此通过切削刀具对加工材料的上、下两侧同时进行切削加工，使切削刀具与加工材料之间的作用力相互抵消，达到减少震动输出的作用，提高加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的增减材复合制造装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的龙门架的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的Z轴安装架位置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的上支撑板和下支撑板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的液压油缸位置的剖视图。

图标：1-固定架；2-X轴固定梁；3-Y轴固定梁；4-Z轴安装架；5-切削刀具；6-第一螺杆；7-第一驱动电机；8-第一滑套；9-第二螺杆；10-第二驱动电机；11-第二滑套；12-第三螺杆；13-第三驱动电机；14-第一滑轨；15-第一滑块；16-第二滑轨；17-第二滑块；18-第三滑轨；19-上支撑板；20-下支撑板；21-液压油缸；22-导向筒；23-弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的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例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图5，本实施例提供一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于龙门架的切削刀具5，还包括固定架1，龙门架和切削刀具5的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个龙门架通过固定架1固定连接。

实际使用时，将加工材料放置于两个切削刀具5之间，如此通过切削刀具5对加工材料的上、下两侧同时进行切削加工，使切削刀具5与加工材料之间的作用力相互抵消，达到减少震动输出的作用，提高加工精度。可选地，本实施例的切削刀具5采用现有的车铣复合加工中的刀具。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述龙门架包括水平设置的X轴固定梁2、水平设置的Y轴固定梁3和Z轴安装架4，X轴固定梁2与固定架1一体成型，Y轴固定梁3沿X轴固定梁2的轴向滑动设于X轴固定梁2；Z轴安装架4沿Y轴固定梁3的轴向滑动设于Y轴固定梁3；切削刀具5竖直滑动设于Z轴安装架4。

本发明通过设置X轴固定梁2、水平设置的Y轴固定梁3和Z轴安装架4，如此便于切削刀具5分别沿X轴、Y轴和Z轴移动对加工材料进行加工。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述X轴固定梁2设有第一螺杆6和与第一螺杆6传动连接的第一驱动电机7，Y轴固定梁3设有第一滑套8，第一滑套8设有与第一螺杆6配合的第一螺孔，第一螺杆6穿过第一螺孔；

Y轴固定梁3设有第二螺杆9和与第二螺杆9传动连接的第二驱动电机10，Z轴安装架4设有第二滑套11，第二滑套11设有与第二螺杆9配合的第二螺孔，第二螺杆9穿过第二螺孔；

切削刀具5设有第三螺杆12和与第三螺杆12传动连接的第三驱动电机13，Z轴安装架4设有第三滑套，第三滑套设有与第三螺杆12配合的第三螺孔，第三螺杆12穿过第三螺孔。

如此第一驱动电机7驱动第一螺杆6转动，进而带动第一滑套8沿着第一螺杆6移动，如此通过第一滑套8带动Y轴固定梁3沿着X轴移动；第二驱动电机10驱动第二螺杆9转动，进而带动第二滑套11沿着第二螺杆9移动，如此通过第二滑套11带动Z轴安装架4沿着Y轴移动；第三驱动电机13驱动第三螺杆12转动，进而带动第三滑套沿着第三螺杆12移动，如此通过第三滑套带动切削刀具5沿着Z轴移动。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述X轴固定梁2设有第一滑轨14，Y轴固定梁3设有与第一滑轨14配合的第一滑块15，第一滑块15滑动设于第一滑轨14；

Y轴固定梁3设有第二滑轨16，Z轴安装架4设有与第二滑轨16配合的第二滑块17，第二滑块17滑动设于第二滑轨16；

切削刀具5设有第三滑轨18，Z轴安装架4设有与第三滑轨18配合的第三滑块，第三滑块滑动设于第三滑轨18。

本发明通过设置第一滑轨14，Y轴固定梁3设有与第一滑轨14配合的第一滑块15，第一滑块15滑动设于第一滑轨14，如此便于Y轴固定梁3沿着第一滑轨14滑动；本发明通过设置第二滑轨16，Z轴安装架4设有与第二滑轨16配合的第二滑块17，第二滑块17滑动设于第二滑轨16，如此便于Z轴安装架4沿着第二滑轨16滑动；本发明通过设置第三滑轨18，Z轴安装架4设有与第三滑轨18配合的第三滑块，第三滑块滑动设于第三滑轨18，如此便于切削刀具5滑动。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述第一滑块15、第二滑块17和第三滑块均采用气压型制动滑块。

由于在移动的过程中增减材复合制造装置会产生震动，本发明通过设置第一滑块15、第二滑块17和第三滑块均采用气压型制动滑块，如此可通过第一滑块15锁止于第一滑轨14上，第二滑块17锁止于第二滑轨16上，第三滑块锁止于第三滑轨18上，将切削刀具5进行固定，防止在移动过程中切削刀具5滑动。

可选地，本实施例的第一滑块15、第二滑块17和第三滑块均可采用厂家为：锅屋百迪精密机械(苏州)有限公司，型号为LKP的气压型制动滑块，该类型的气压型制动滑块在供给气压时可以夹紧线性导轨，排出气压时可以解除夹紧便于操作。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述固定架1的底部设有支撑组件，支撑组件包括上支撑板19和下支撑板20，上支撑板19与固定架1连接，上支撑板19设有水平传感器；上支撑板19与下支撑板20之间设有多个用于调节上支撑板19水平的液压油缸21；还包括处理器，水平传感器与液压油缸21分别与处理器电连接。

本发明通过设置支撑组件，支撑组件包括上支撑板19和下支撑板20，上支撑板19与固定架1连接，上支撑板19设有水平传感器；上支撑板19与下支撑板20之间设有多个用于调节上支撑板19水平的液压油缸21；还包括处理器，水平传感器与液压油缸21分别与处理器电连接，如此当上支撑板19倾斜时，水平传感器测量出上支撑板19的倾斜角度和方向，并发送电信号到处理器，处理器控制相应位置的液压油缸21伸长或缩短以调整上支撑板19到水平，如此便于增减材复合制造装置自动找平，提升制造精度。

可选地，本实施例的处理器可以采用AT89S51芯片。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位处理器，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，能对接收到的信息进行及时有效的处理。需要说明的是，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。并不仅限于本实施例中的AT89S51芯片。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述液压油缸21外部套设有导向筒22，导向筒22外套设有弹簧23。

本发明通过设置导向筒22，导向筒22外套设有弹簧23,如此导向筒22用于弹簧23的导向，防止弹簧23出现倾斜等问题，导向筒22还能起到保护液压油缸21的目的。

在不使用增减材复合制造装置时，液压油缸21处于收缩状态，防止车体在移动过程中，由于颠簸等问题使液压油缸21分别与上支撑板19或下支撑板20之间出现相互作用力，在颠簸过程中造成液压油缸21、上支撑板19或下支撑板20出现损伤，导致液压油缸21、上支撑板19或下支撑板20的寿命减少。弹簧23可以在液压油缸21不使用时，起到缓冲减震作用，保证上述车体在移动过程中出现的颠簸后，不会造成液压油缸21与上支撑板19或下支撑板20之间出现作用力造成上述各部件损伤，能够极大的增大液压油缸21、上支撑板19或下支撑板20的使用寿命。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述液压油缸21的一端与上支撑板19转动连接，液压油缸21的另一端与下支撑板20转动连接。

由于上支撑板19在找平调节过程中，一般为转动调节，由于上支撑板19与下支撑板20通过液压油缸21连接支撑，本发明通过设置液压油缸21的一端与上支撑板19转动连接，液压油缸21的另一端与下支撑板20转动连接，由此可防止液压油缸21和上支撑板19或下支撑板20之间出现由扭矩造成的破坏。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述上支撑板19与液压油缸21之间设置有第一球铰链，第一球铰链的一端固定于上支撑板19，第一球铰链的另一端固定于液压油缸21的顶部。

本发明通过设置第一球铰链，第一球铰链的一端固定于上支撑板19，第一球铰链的另一端固定于液压油缸21的顶部，便于上支撑板19与液压油缸21的顶部之间转动连接。

如图1-图5所示，在本发明的一些实施例中，上述下支撑板20与液压油缸21之间设置有第二球铰链，第二球铰链的一端固定于下支撑板20，第二球铰链的另一端固定于液压油缸21的底部。

本发明通过设置第二球铰链，第二球铰链的一端固定于下支撑板20，第二球铰链的另一端固定于液压油缸21的底部，如此便于下支撑板20与液压油缸21的底部之间转动连接。

综上，本发明的实施例提供一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于龙门架的切削刀具5，还包括固定架1，龙门架和切削刀具5的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个龙门架通过固定架1固定连接。

实际使用时，将加工材料放置于两个切削刀具5之间，如此通过切削刀具5对加工材料的上、下两侧同时进行切削加工，使切削刀具5与加工材料之间的作用力相互抵消，达到减少震动输出的作用，提高加工精度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种移动式增减材复合制造数控加工设备，包括龙门架和设于所述龙门架的切削刀具，其特征在于：还包括固定架，所述龙门架和所述切削刀具的数量均为两个并在竖直方向相对设置，两个所述龙门架通过所述固定架固定连接。

2.根据权利要求1所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述龙门架包括水平设置的X轴固定梁、水平设置的Y轴固定梁和Z轴安装架，所述X轴固定梁与所述固定架一体成型，所述Y轴固定梁沿所述X轴固定梁的轴向滑动设于所述X轴固定梁；所述Z轴安装架沿所述Y轴固定梁的轴向滑动设于所述Y轴固定梁；所述切削刀具竖直滑动设于所述Z轴安装架。

3.根据权利要求2所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述X轴固定梁设有第一螺杆和与所述第一螺杆传动连接的第一驱动电机，所述Y轴固定梁设有第一滑套，所述第一滑套设有与所述第一螺杆配合的第一螺孔，所述第一螺杆穿过所述第一螺孔；

所述Y轴固定梁设有第二螺杆和与所述第二螺杆传动连接的第二驱动电机，所述Z轴安装架设有第二滑套，所述第二滑套设有与所述第二螺杆配合的第二螺孔，所述第二螺杆穿过所述第二螺孔；

所述切削刀具设有第三螺杆和与所述第三螺杆传动连接的第三驱动电机，所述Z轴安装架设有第三滑套，所述第三滑套设有与所述第三螺杆配合的第三螺孔，所述第三螺杆穿过所述第三螺孔。

4.根据权利要求3所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述X轴固定梁设有第一滑轨，所述Y轴固定梁设有与所述第一滑轨配合的第一滑块，所述第一滑块滑动设于所述第一滑轨；

所述Y轴固定梁设有第二滑轨，所述Z轴安装架设有与所述第二滑轨配合的第二滑块，所述第二滑块滑动设于所述第二滑轨；

所述切削刀具设有第三滑轨，所述Z轴安装架设有与所述第三滑轨配合的第三滑块，所述第三滑块滑动设于所述第三滑轨。

5.根据权利要求4所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述第一滑块、所述第二滑块和所述第三滑块均采用气压型制动滑块。

6.根据权利要求1所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述固定架的底部设有支撑组件，所述支撑组件包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板与所述固定架连接，所述上支撑板设有水平传感器；

所述上支撑板与所述下支撑板之间设有多个用于调节所述上支撑板水平的液压油缸；还包括处理器，所述水平传感器与所述液压油缸分别与所述处理器电连接。

7.根据权利要求6所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述液压油缸外部套设有导向筒，所述导向筒外套设有弹簧。

8.根据权利要求7所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述液压油缸的一端与所述上支撑板转动连接，所述液压油缸的另一端与所述下支撑板转动连接。

9.根据权利要求8所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述上支撑板与所述液压油缸之间设置有第一球铰链，所述第一球铰链的一端固定于所述上支撑板，所述第一球铰链的另一端固定于所述液压油缸的顶部。

10.根据权利要求9所述的移动式增减材复合制造数控加工设备，其特征在于：所述下支撑板与所述液压油缸之间设置有第二球铰链，所述第二球铰链的一端固定于所述下支撑板，所述第二球铰链的另一端固定于所述液压油缸的底部。

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