CN114454037A - 一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、激光减材模块、复合工作台等，固定底座包括内底座、上底座，上底座相对于内底座可旋转，龙门吊立柱固定于上底座上，复合工作台设置于内底座处；装置还包括位于龙门吊横梁下方的、且相对于龙门吊横梁可旋转的联动横梁；增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部并相对于联动横梁可水平移动；复合工作台包括上工作台和下工作台，上工作台和下工作台相对于内底座可水平移动。本发明具有结构紧凑等优点。

Description

一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形方法及装置

技术领域

本发明涉及桌面型激光加工设备领域，尤其涉及一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形方法及装置。

背景技术

传统激光加工设备中，先进行增材加工，再进行减材加工，增减材加工并不能在同时完成，需要重新进行上下料操作和重新定位，虽然目前有部分增减材复合设备，但是各工位之间存在干涉问题，导致增减材复合设备具有一定的局限性。

随着我国制造业的快速发展，新型机械装备的定制化需求与日俱增，各类零部件的结构一体化及结构复杂化程度不断提高。同时，在高性能复杂零部件加工方面，也相应提出了定制化、高精度、高效率、低成本、低能耗以及集成化和一体化等诸多要求。这给增/减材复合制造技术提供了广阔的发展平台和技术改进空间。

为了进一步提高增材成形零部件的加工精度和表面质量，增/减材复合制造设备的减材过程中需设置磨削加工环节。并且，磨削加工时将会产生大量的磨屑，在传动系统密封性能不足的情况下，设备的滚珠丝杠、导杆等关键传动部件容易堆积磨屑而被严重磨损(此时磨屑充当磨粒的作用)，严重影响设备后续的工作精度及设备传动系统的使用寿命。

现有的桌面型增/减复合制造设备缺乏对激光增材过程中惰性气体起保护作用的考虑。目前，较大比例的高性能复杂零部件均由金属材料制成，而金属材料在激光增材近净成形的过程中对特定气体环境的防氧化要求相对较高。所以当工件原料采用金属材料时，缺乏激光增材过程中惰性气体的保护将容易导致金属材料发生氧化，从而影响金属材料的成形质量，因此适用范围窄，不适用金属材料加工。另外在磨削减材加工时，飞溅的金属材料会产生对操作人员的安全隐患。现有的增/减材复合制造设备的增材加工装备，往往仅针对某一特定或指定材料的成形制造，缺乏对复合材料零件的考虑。特别是减材加工环节，其实是极具多样性和多元化综合发展的。通常，减材加工部分往往只针对材料成型过程中某一个面的切削(以铣削为主)加工。对于部分复杂零件，在对其增/减材加工后还需进一步磨削，而其减材功能却并不齐全，因而在特殊工况下减材加工柔性较低。综上所述，目前增/减材复合制造技术与装备设计仍存在较多缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形方法及装置，该装置结构紧凑、尺寸大小适中便于移动，加工方式多样且灵活可变，布局合理可实现增/减材多工位同步加工互不干涉，充分考虑了传动系统运行全过程以及增/减材加工全过程的可靠性与安全性问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、激光减材模块、复合工作台，龙门吊包括龙门吊横梁和龙门吊立柱，所述龙门吊横梁位于复合工作台上方，所述龙门吊立柱位于龙门吊横梁两端，所述增材模块、磨削减材模块分别对复合工作台上的零件进行增材加工和减材加工；所述激光减材模块用于对复合工作台上的零件侧面进行减材加工；

所述固定底座包括内底座、上底座和下底座，所述内底座、上底座位于下底座上，所述上底座套设于内底座外侧，所述固定底座内设有第六驱动机构，所述上底座在第六驱动机构的驱动下相对于内底座旋转，所述龙门吊立柱固定于上底座上，所述复合工作台设置于内底座处；

所述装置还包括位于龙门吊横梁下方的联动横梁和位于龙门吊横梁内的第三驱动机构，所述联动横梁在第三驱动机构的带动下相对于龙门吊横梁旋转；

所述联动横梁内设有第四驱动机构，所述增材模块和磨削减材模块安装于联动横梁下部并在第四驱动机构的驱动下相对于联动横梁同步水平移动；

所述复合工作台包括上工作台和下工作台，所述下工作台连接于上工作台的下方，所述内底座内设有第一驱动机构和第二驱动机构，所述上工作台和下工作台分别在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下水平移动。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述龙门吊横梁包括横梁壳体，所述横梁壳体开设有贯通横梁壳体上下表面的旋转腔和与旋转腔相连通的固定腔，所述旋转腔底部周向水平设有悬挂固定环；

所述第三驱动机构包括位于旋转腔内的圆盘锥齿轮、主动圆锥齿轮、悬挂架和滚动轴承，以及位于固定腔内的第三驱动电机，所述悬挂架放置于悬挂固定环上，所述悬挂架外壁通过滚动轴承与旋转腔内壁配合连接，所述圆盘锥齿轮固定于悬挂架上并与主动圆锥齿轮相配合，所述第三驱动电机驱动主动圆锥齿轮旋转带动悬挂架旋转，联动横梁固定于悬挂架下部。

所述悬挂架包括悬挂支撑部，在所述悬挂支撑部上、下表面分别设有上支撑圆台部和下支撑圆台部，所述联动横梁固定于下支撑圆台部底部，所述圆盘锥齿轮的内孔套设于上支撑圆台部外并固定，所述悬挂支撑部放置于悬挂固定环上，所述悬挂支撑部外壁通过滚动轴承与旋转腔内壁配合，实现了悬挂架的转动。

所述第二驱动机构包括固定于内底座下部的第二伺服电机和至少一个X向滚珠丝杠，所述下工作台包括下平板和位于下平板下方的多个连接板，所述内底座设有供连接板穿过的X向条形孔，所述连接板的下部与X向滚珠丝杠连接，至少一个所述X向滚珠丝杠由第二伺服电机驱动，所述连接板下部的X向滚珠丝杠与连接板相对应的X向条形孔错位设置。

所述下底座包括内凸台和与内凸台间隔设置的外凸缘，所述外凸缘与内凸台之间的空间为容纳空间，在所述上底座底部内侧设有内齿轮，所述内齿轮和第六驱动机构位于容纳空间内，所述第六驱动机构包括第六驱动电机和连接于第六驱动电机输出端的第六驱动齿轮，所述第六驱动齿轮和内齿轮啮合传动。

所述装置还包括伸缩杆、伸缩杆固定块，所述伸缩杆固定块相对设置于内底座两侧，所述上工作台通过伸缩杆与伸缩杆固定块上部连接；

所述第一驱动机构包括第一伺服电机和Y向滚珠丝杠，内底座开设有供伸缩杆固定块穿过的Y向条形孔，所述第一伺服电机、所述Y向滚珠丝杠固定于内底座内，所述第一伺服电机用于驱动Y向滚珠丝杠转动，所述Y向滚珠丝杠与伸缩杆固定块下部连接并带动伸缩杆固定块沿Y向移动，所述Y向滚珠丝杠与Y向条形孔错位设置。

所述装置还包括伸缩挡板，所述伸缩挡板位于上工作台和伸缩杆固定块之间并位于内底座上，所述伸缩挡板包括中部挡板和套设于中部挡板外的两端部挡板，所述伸缩杆穿过中部挡板与伸缩杆固定块连接。

所述磨削减材模块包括砂轮立柱、位于砂轮立柱外且用于铣削或磨削工件侧面的小砂轮，以及位于砂轮立柱内的砂轮电机、砂轮摆动轴和砂轮摆动柱，所述砂轮电机驱动水平设置的砂轮摆动轴转动以带动小砂轮摆动，所述砂轮摆动柱上下两端分别与砂轮摆动轴、小砂轮连接。

所述增材模块包括激光头、送丝头，送丝头将原料送至激光头下方熔化，所述激光头的激光发射方向垂直于复合工作台上表面且与送丝头的送丝方向呈夹角α，满足0＜α＜90°。

所述龙门吊立柱内设有第五驱动机构，所述第五驱动结构驱动龙门吊横梁相对于龙门吊立柱上下移动。

所述磨削减材模块还包括两互相啮合传动的圆锥齿轮，其中一圆锥齿轮固定于砂轮摆动轴上，所述砂轮电机驱动其中一圆锥齿轮转动带动砂轮摆动轴转动。

所述砂轮立柱底部开设有楔形槽。

所述磨削减材模块还包括砂轮微调壳体、立柱接头，立柱接头上端与横梁连接，立柱接头下端通过砂轮微调壳体与砂轮立柱连接。

所述砂轮摆动轴两端固定在砂轮立柱内侧壁上。

所述砂轮立柱侧壁设有便于维修的置物口和置物门，置物门用于打开关闭置物口。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种前述多工位同步近净成形装置的加工方法，包括以下步骤：

将工件放置于复合工作台上，开启增材模块发射激光在工件表面产生熔池，将原料送至增材模块下并在激光的作用下于熔池处熔化并固化在工件上，开启磨削减材模块同步对固化后的工件侧面进行减材加工，改变复合工作台上工件和增材模块、磨削减材模块的相对位置，达到预设厚度层后，向上移动增材模块，开始下一厚度层的增材加工；

所述改变复合工作台上工件和增材模块、磨削减材模块的相对位置包括以下方式：

方式A：开启第六驱动机构驱动龙门吊横梁旋转；

方式B：开启第三驱动机构驱动联动横梁旋转；

方式C：开启第四驱动机构驱动增材模块和磨削减材模块同步水平移动；

方式D：开启第一驱动机构驱动上工作台水平移动；

方式E：开启第二驱动机构驱动下工作台水平移动；

所述减材加工具体包括：旋转磨削减材模块的小砂轮至与工件侧面贴合对工件进行侧面磨削；和

调整激光减材模块的激光发射方向，开启激光减材模块发射激光对工件侧面进行减材加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用联动横梁集成增材模块和磨削减材模块，第三驱动机构驱动联动横梁旋转以带动增材模块和磨削减材模块旋转运动，将增材模块和磨削减材模块旋转至工件的任意方位，配合第四驱动机构驱动增材模块和磨削减材模块的移动，第一驱动机构和第二驱动机构驱动上工作台和下工作台的水平移动，第六驱动机构驱动龙门吊横梁的旋转运动，从而满足复杂零件多方位加工的要求，可同步加工各种具有不同形态曲面的复杂零件，尤其是可加工成型中心轴线为曲线的回转体或包含复杂曲面的薄壁壳体零构件，并通过磨削减材模块的砂轮轴摆动实现小砂轮的转动，在磨削减材模块的转动下可实现对任意角度的零件侧壁贴合，解除了复杂结构零件对传统磨削工艺的束缚，进一步提高了装备的生产柔性。

2、本发明采用新型多轴联动传动复合工作平台，并将控制单轴传动的，第一驱动机构和第二驱动机构布置于内底座下方，上工作台和下工作台通过下滑块和导向槽的滑动配合形成多轴向复合传动的运动形式。一方面将，第一驱动机构和第二驱动机构等零部件质量集中在底座下，降低设备装置整机重心并减轻工作台运动载荷，在提高设备装置稳定性的同时实现高效节能的功效；另一方面，通过复合工作台的独立单轴向运动，以实现工件在工作平面内任意一点的定位，突破了传统工作平台单自由度运动的现状，简化了加工模块驱动系统的设计。

3、本发明结合装备的传动特征，设计了较为完善的传动系统的密封结构。用于驱动下工作台的第一驱动机构和用于驱动下工作台的和第二驱动机构等传动系统放置在底座下，并且X向滚珠丝杠与其相应的X向条形孔错位设置，Y向滚珠丝杠与其对应的Y向条形孔错位设置，即便磨屑进入到条形孔内向下掉落，也不影响X向滚珠丝杠或Y向滚珠丝杠的传动，延长了传动零件的使用寿命，与此同时伸缩杆的内导杆外安装外套筒、内套筒，实现复杂传动系统的全封闭润滑，防止磨屑的渗入与堆积。一方面，防止磨屑在传动系统的不良堆积，避免传动系统磨损，延长其服役寿命；另一方面，提高装备传动与加工精度，实现一体化加工。

4、本发明设计了尺寸性能合适的气密性防护罩即外罩，注重装备整体的气密性与防护性，在完全不影响传动系统稳定性的同时确保装置整体的气密性，可适用于包括金属材料在内的各类可激光增材加工的材料零部件的成形加工，具备了针对多元化加工对象极强的工作适应能力，极大地拓展了该款设备装置的工作业务范围。外罩隔绝外界环境，且可形成负压状态的保护气体环境，在防止材料高温氧化的同时，保护操作人员安全。

5、本装置为一次安装增减材同步加工，相比与传统的多工位加工方式而言，本装备省去了多次拆卸与安装工件，以及人工搬运工件等步骤，极大地缩短了工作时间，提高了工作效率，降低了时间成本与人工成本。

6、本装置采用桌面型设计，整体结构较小，占据空间有限，在工作中可以节省大量的位置空间，同时该装备较高的便携性与灵活性也由此凸显，可以在生产中实现较大的普及。

7、本装置在工作中，各加工部件的工作移动路径较短，因而缩短了整体的加工流程，进一步缩短工件的生产周期，提高了生产效率。在短流程、短周期的加工优势下，装备在生产单个零件所消耗的能量也随着生产周期的减少而同步减少，因此零件生产过程中的能耗周期也相应缩短，间接性地达到低能耗、低排放的要求。

8、本装置由于增材模块和磨削减材模块等都是模块化装置，更换与维护较为简便。本装置采用旁轴送丝激光熔融增材制造技术(增材模块具有送丝头和激光头，并且送丝头和激光头具有夹角)与砂轮磨削技术相(磨削减材模块的小砂轮等)复合，生产柔性高，与当前制造业中应用广泛的混流装配线有极高的契合度。

附图说明

图1是装置的结构示意图。

图2是移除外罩后装置的结构示意图。

图3是龙门吊及增磨削减材模块的结构示意图。

图4是龙门吊横梁内分解爆炸示意图。

图5是增磨削减材模块及龙门吊横梁内的结构示意图(移除横梁盖和齿轮保护罩)。

图6是图5中A-A线剖视图。

图7是悬挂架的结构示意图。

图8是悬挂架的俯视图。

图9是图8中B-B线剖视图。

图10是龙门吊横梁的结构示意图(移除横梁盖)。

图11是联动梁和增磨削减材模块的结构示意图。

图12是第四驱动机构和增磨削减材模块的连接示意图。

图13是磨削减材模块的结构示意图。

图14是磨削减材模块的结构示意图(移除砂轮立柱)。

图15是增材模块的结构示意图。

图16是第五驱动机构的结构示意图。

图17是第五驱动机构在龙门吊立柱中的位置结构示意图。

图18是固定底座及复合工作台的结构示意图。

图19是固定底座的结构示意图。

图20是图19中C-C线剖视图。

图21是上底座及的第六驱动机构的结构示意图。

图22是上底座的结构示意图。

图23是下底座的结构示意图。

图24是下底座的俯视图。

图25是图24中D-D线剖视图。

图26是复合工作台及其驱动结构的结构示意图。

图27是复合工作台及其驱动结构的结构示意图(另一视角)。

图28是复合工作台及其驱动结构的俯视图。

图29是伸缩杆的结构示意图。

图30是伸缩杆的外套筒和内套筒的连接示意图。

图31是下工作台的结构示意图。

图32是上工作台的结构示意图。

图33是本发明能一次性加工的零件结构示意图。

图34是本发明能一次性加工的另一零件结构示意图。

图中各标号表示：1、固定底座；101、内底座；1011、X向条形孔；1012、Y向条形孔；102、下底板；103、上底座；1031、滚轮支撑件；1032、内齿轮；1033、上盖；104、下底座；1041、内凸台；1042、外凸缘；10421、滑动轨道；105、滑动滚轮；2、外罩；3、第六驱动机构；301、第六驱动齿轮；302、第六驱动电机；4、龙门吊；41、龙门吊横梁；411、横梁盖；412、横梁壳体；4121、旋转腔；4122、固定腔；4123、悬挂固定环；42、龙门吊立柱；5、上工作台；501、上平板；5011、平板通孔；502、下滑块；6、下工作台；601、下平板；6011、导向槽；6012、限位块；602、连接板；6021、竖板；6022、横板；60221、限位孔；7、增材模块；71、激光头；72、送丝头；73、激光接头；74、增材滑块；75、激光立柱；8、磨削减材模块；81、小砂轮；82、砂轮立柱；821、楔形槽；84、立柱接头；85、砂轮电机；86、砂轮摆动轴；87、砂轮摆动柱；88、圆锥齿轮；89、减材滑块；9、联动横梁；10、伸缩杆；1001、外套筒；1002、内套筒；1003、内导杆；11、伸缩挡板；111、中部挡板；112、端部挡板；12、伸缩杆固定块；15、第一驱动机构；151、第一伺服电机；152、Y向滚珠丝杠；17、第二驱动机构；171、第二伺服电机；172、X向滚珠丝杠；21、齿轮保护罩；23、送丝模块；231、送丝大辊筒；232、大辊筒支架；22、第三驱动机构；221、圆盘锥齿轮；222、主动圆锥齿轮；223、第三驱动电机；224、悬挂架；2241、悬挂支撑部；2242、上支撑圆台部；2243、下支撑圆台部；22431、横梁凹槽；225、滚动轴承；26、定料机构；261、小辊筒；262、小辊筒支架；31、第四驱动机构；3101、第四驱动电机；3102、模块支撑座；3103、第四水平滚珠丝杠；50、第五驱动机构；5001、第五驱动电机；5002、Z向滚珠丝杠；5003、丝杠连接件；5004、滚珠丝杠支撑座；100、支撑定位块；70、激光减材模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。

如图1至32所示，本发明的一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形装置，包括固定底座1、龙门吊4、增材模块7、磨削减材模块8、复合工作台，龙门吊4包括龙门吊横梁41和龙门吊立柱42，龙门吊横梁41位于复合工作台上方，龙门吊立柱42位于龙门吊横梁41两端，增材模块7、磨削减材模块8对复合工作台上的零件进行增减材加工，激光减材模块70用于对零件侧面进行减材加工，固定底座1包括内底座101、上底座103和下底座104，内底座101、上底座103位于下底座104上，上底座103套设于内底座101外侧，固定底座1内设有第六驱动机构3，上底座103在第六驱动机构3的驱动下相对于内底座101旋转，龙门吊立柱42固定于上底座103上，复合工作台设置于内底座101处；装置还包括位于龙门吊横梁41下方的联动横梁9和位于龙门吊横梁41内的第三驱动机构22，联动横梁9在第三驱动机构22的带动下相对于龙门吊横梁41旋转；联动横梁9内设有第四驱动机构31，增材模块7和磨削减材模块8安装于联动横梁9下部并在第四驱动机构31的驱动下相对于联动横梁9水平移动；复合工作台包括上工作台5和下工作台6，下工作台6连接于上工作台5的下方；内底座101内设有第一驱动机构15和第二驱动机构17，上工作台5和下工作台6分别在第一驱动机构15和第二驱动机构17的驱动下水平移动。

本发明采用联动横梁9集成增材模块7和磨削减材模块8，上工作台5和下工作台6的水平运动，第六驱动机构3驱动上底座103带动龙门吊横梁41的旋转运动，第三驱动机构22旋转联动横梁9带动增材模块7和磨削减材模块8的旋转运动，将增材模块7和磨削减材模块8旋转至工件的任意方位，配合通过第四驱动机构31驱动增材模块7和磨削减材模块8的同步水平移动从而满足复杂零件多方位加工的要求，可加工各种具有不同形态曲面的复杂零件，尤其是薄壁壳体的零构件。联动横梁9上的增材模块7、磨削减材模块8均能沿联动横梁9移动，大大放宽了工作模块的自由度，提高了整体装备的生产柔性。

激光减材模块70在龙门吊横梁42两端部，包括减材激光头和减材支撑件，减材支撑件一端连接于龙门吊横梁41上，另一端与减材激光头连接，减材激光头相对于减材支撑件可沿YZ平面上转动，减材激光头的激光发射方向与水平方向之间的角度在-90°～90°范围内，能够对磨削减材模块8不能磨削的地方进行激光减材，尤其是当目标产品外表面有向下开口的槽并且需要对槽表面进行减材时。

当目标产品外表面有向下开口的槽或者侧孔并且需要对槽表面进行减材时，调整减材激光头的激光发射方向，开启减材激光头发射激光对工件侧面进行激光减材加工。

如图3-4所示，龙门吊横梁41包括横梁壳体412，横梁壳体412开设有贯通横梁壳体412上下表面的旋转腔4121和与旋转腔4121相连通的固定腔4122，旋转腔4121底部周向水平设有悬挂固定环4123；第三驱动机构22包括位于旋转腔4121内的圆盘锥齿轮221、主动圆锥齿轮222、悬挂架224和滚动轴承225，以及位于固定腔4122内的第三驱动电机223，悬挂架224放置于悬挂固定环4123上，悬挂架224外壁通过滚动轴承225与旋转腔4121内壁配合连接，圆盘锥齿轮221固定于悬挂架224上并与主动圆锥齿轮222相配合，第三驱动电机223驱动主动圆锥齿轮222旋转带动悬挂架224旋转，联动横梁9固定于悬挂架224下部。本实施例中，龙门吊横梁41还包括横梁盖411，横梁盖411盖设于横梁壳体412上，密封旋转腔4121和固定腔4122。

如图7-9所示，悬挂架224包括悬挂支撑部2241，在悬挂支撑部2241上、下表面分别设有上支撑圆台部2242和下支撑圆台部2243，联动横梁9固定于下支撑圆台部2243底部，圆盘锥齿轮221的内孔套设于上支撑圆台部2242外并固定，悬挂支撑部2241放置于悬挂固定环4123上，悬挂支撑部2241外壁通过滚动轴承225与旋转腔4121内壁配合，实现了悬挂架224的转动，减小滑动摩擦。在下支撑圆台部2243设有用于放置固定联动横梁9的横梁凹槽22431，方便进行拆卸维护。

如图4-6所示，旋转腔4121还设有送丝模块23，送丝模块23包括送丝大辊筒231和大辊筒支架232，大辊筒支架232位于送丝大辊筒231两端且固定于圆盘锥齿轮221腹板上。送丝模块23用于储存代加工材料丝，并在工作时同步输送。本实施例中，送丝大辊筒231对称布置在龙门吊横梁41内，保证送丝在旋转圆盘锥齿轮221时不会缠绕的，并且可相互抵消离心力。本实施例中，在悬挂架224上开设有通孔，送丝模块23将丝材送至通孔并达到增材模块7处进行增材加工。

如图4所示，本实施例中，旋转腔4121内还设有齿轮保护罩21，齿轮保护罩21位于送丝模块23和圆盘锥齿轮221的齿轮部之间，将送丝模块23和圆盘锥齿轮221的齿轮部隔离开，并且齿轮保护罩21下端位于圆盘锥齿轮221的辐板上，上端抵触于横梁盖411上，能稳定圆盘锥齿轮221。

如图10所示，旋转腔4121位于龙门吊横梁41正中间呈圆盘型，通过龙门吊横梁41一侧的第三驱动电机223驱动龙门吊横梁41的旋转腔4121中的圆盘锥齿轮221转动，利用滚动轴承225将悬挂架224和旋转腔4121内壁连接，使悬挂架224下方的增材模块7、磨削减材模块8相对龙门吊横梁41以Z轴为中心转动。

如图11和12所示，联动横梁9内设有用于驱动增材模块7和磨削减材模块8沿水平方向移动的第四驱动机构31；第四驱动机构31包括第四驱动电机3101、模块支撑座3102和第四水平滚珠丝杠3103，第四驱动电机3101驱动第四水平滚珠丝杠3103转动，第四水平滚珠丝杠3103通过模块支撑座3102支撑于联动横梁9内，增材模块7、磨削减材模块8上部分别与第四水平滚珠丝杠3103连接配合。

如图12所示，本实施例中，增材模块7和磨削减材模块8共用同一联动横梁9的相同第四驱动机构31。当启动第四驱动电机3101时，增材模块7和磨削减材模块8相互靠近或远离，整体上是相向或相对运动。第四驱动机构31包括第四水平滚珠丝杠3103，增材模块7与磨削减材模块8分别装配在两旋转方向相反的第四水平滚珠丝杠3103上，第四水平滚珠丝杠3103包括两水平丝杠和用于连接两水平丝杠的弹性联轴器，增材模块7和磨削减材模块8分别通过水平丝杠螺母安装于两水平丝杠上，两水平丝杠螺母旋向方向相反(水平丝杠螺母与各自所属水平丝杠的旋向相同)。第四驱动电机3101驱动其中一水平丝杠旋转，通过弹性联轴器将扭矩传递到另一水平丝杠上。当第四驱动电机3101正转，水平丝杠上的两水平丝杠螺母就会逐渐靠近；当第四驱动电机3101反转，水平丝杠上的两水平丝杠螺母就会逐渐远离。联动横梁9内通过第四驱动电机3101与水平丝杠传动连接，控制两个反向配合的水平丝杠螺母往相反方向移动，实现增材模块7与磨削减材模块8的联动效果。

在其他实施例中，在同一联动横梁9上采用两第四驱动机构31分别驱动增材模块7和磨削减材模块8，两第四驱动机构31的第四水平滚珠丝杠3103旋转方向相反，通过联动横梁9内的第四驱动电机3101来控制增材模块7或磨削减材模块8在水平方向的移动。一个联动横梁9内配有两组第四驱动机构31分别用于控制增材模块7和磨削减材模块8，相对于采用相同第四驱动机构31同时驱动增材模块7、磨削减材模块8，两组第四驱动机构31降低了每根第四水平滚珠丝杠3103的承受力，并加强了工作当中的定位准确性与稳定性。

如图11、12和15所示，在送丝头72入料口上方设有定料机构26，定料机构26包括小辊筒支架262和两小辊筒261，两小辊筒261支撑于小辊筒支架262上，用于定位原料丝材。并且定料机构26的小辊筒261中间设置与丝材尺寸相当的圆凹槽，增强精确度。

如图15所示，增材模块7包括激光头71、送丝头72、激光接头73、增材滑块74和激光立柱75，增材滑块74与第四水平滚珠丝杠3103连接配合，激光接头73连接于增材滑块74和激光立柱75之间，激光头71、送丝头72位于激光立柱75下方。本实施例中，增材滑块74设有通孔，通孔内壁设有螺纹，套设在第四水平滚珠丝杠3103上，增材滑块74自第四水平滚珠丝杠3103穿过龙门吊横梁41与激光接头73连接。

如图15所示，激光头71的激光发射方向(激光发射方向垂直于复合工作台上表面)和送丝头72的送丝方向呈一定夹角α，激光发射方向与送丝方向的夹角α为45°(其他实施例中，0＜α＜90°均可取得相同或相似的技术效果)，当激光发射器发射激光在工件表面产生熔池时，送丝模块23同步送丝，将材料送入熔池，提高了加工效率，实现增材加工时同步送丝。在送丝头72上布置小辊筒261，并且小辊筒261中间设置与丝材相当的圆凹槽，增强精确度，两小辊筒261下方的送丝头72上方开设有供原料丝材通过的送丝孔。

本发明通过联动横梁9所执行的圆周运动，上工作台5和下工作台6的水平移动，龙门吊横梁41的旋转运动，以及增材模块7中激光头71和送丝头72角度α调节的合理配合，增材模块7和磨削减材模块8仅需在联动横梁9上进行较短距离的水平移动(两模块之间即可执行同步联动也可执行各自的独立运动，其相对运动的方式非常灵活)，即可有效实现复杂结构件的增材与减材两工位(两工位保持半个回转体旋转周期的间距，无需额外的工位调整)的实时同步加工。同步加工方式不仅可以灵活高效地完成复杂结构件的内、外两侧表面的高精度减材加工，而且在合理的多自由度独立控制的运动配合与传动布置设计之下，严格控制了装备整体的质心高度以提高稳定性，基本实现了两工位的无间隙融合，节省了大量用于工位转换所需的工时与能耗，进一步缩短了加工流程和生产周期，突显了多工位一体化同步复合加工方法的短流程与近净成形优势。

如图13和14所示，磨削减材模块8包括小砂轮81、砂轮立柱82、立柱接头84、砂轮摆动轴86、砂轮摆动柱87、两互相啮合传动的圆锥齿轮88和减材滑块89，减材滑块89与第四水平滚珠丝杠3103连接，立柱接头84上端与减材滑块89连接，立柱接头84下端与砂轮立柱82连接，砂轮电机85与其中一圆锥齿轮88同轴，另一圆锥齿轮88通过横向设置的砂轮摆动轴86与砂轮立柱82固定连接，砂轮摆动轴86与砂轮摆动柱87垂直连接，砂轮摆动柱87下端与小砂轮81连接，由此，通过驱动砂轮摆动轴86以实现小砂轮81的摆动，增强对曲面的铣削精度，以迎合工件侧面角度进行磨削加工。本实施例中，减材滑块89设有通孔，通孔内壁设有螺纹，套设在第四水平滚珠丝杠3103外，减材滑块89自第四水平滚珠丝杠3103穿过联动横梁9与立柱接头84连接。砂轮立柱82底部开成楔形槽821，即保证小砂轮81的旋转又起到一定的密封作用。

激光立柱75、砂轮立柱82为模块化设计，安装、维护和更换都比较方便。

如图18-28所示，第二驱动机构17包括固定于内底座101下部的第二伺服电机171和至少一个X向滚珠丝杠172，下工作台6包括下平板601和位于下平板601下方的多个连接板602，内底座101设有供连接板602穿过的X向条形孔1011，连接板602的下部与X向滚珠丝杠172连接，至少一X向滚珠丝杠172由第二伺服电机171驱动，连接板602下部的X向滚珠丝杠172与连接板602相对应的X向条形孔1011错位设置；上工作台5包括上平板501和位于上平板501下方的下滑块502，下平板601上部开设有导向槽6011，下滑块502与导向槽6011滑动配合。上工作台5和下工作台6通过下滑块502和导向槽6011的滑动配合形成多轴向复合传动的运动形式。

如图23-25所示，下底座104包括内凸台1041和与内凸台1041间隔设置的外凸缘1042，外凸缘1042与内凸台1041之间的空间为容纳空间，内凸台1041的高度低于外凸缘1042的高度，外凸缘1042内侧壁上设有滑动轨道10421。本实施例中，上底座103呈圆环状，在上底座103底部内侧设有内齿轮1032，内齿轮1032和第六驱动机构3位于容纳空间内，第六驱动机构3包括第六驱动电机302和连接于第六驱动电机302输出端的第六驱动齿轮301，第六驱动齿轮301由第六驱动电机302驱动，第六驱动齿轮301和内齿轮1032啮合传动，实现上底座103相对于下底座104的旋转运动。

在上底座103外侧壁上设有滚轮支撑件1031，滚轮支撑件1031用于支撑滑动滚轮105，滑动滚轮105在滑动轨道10421上滑动，在上底座103上部设有上盖1033，上盖1033盖设在外凸缘1042上，将滑动滚轮105与滑动轨道10421与外界分隔开来，防止磨屑进入到滑动轨道10421内。

如图20所示，固定底座1还包括下底板102，下底板102位于内底座101和内凸台1041之间，一方面将容纳空间内的第六驱动机构3等机构与内底座101下部的第二伺服电机171等装置分隔并密封，另一方面为内底座101提供支撑。

本发明将第二伺服电机171、X向滚珠丝杠172等零部件运动设置在内底座101下部，将质量集中在内底座101下，降低装置整机重心并减轻工作台运动载荷，在提高装置稳定性的同时实现高效节能的功效；通过复合双层工作台的独立单轴向运动，以实现工件在工作平面内任意一点的定位，突破了传统工作平台单自由度运动的现状，简化了加工模块驱动系统的设计；再者，X向滚珠丝杠172与连接板602相对应的X向条形孔1011错位设置，当磨削时，即便磨屑掉入X向条形孔1011时，随着X向条形孔1011向下掉落，而不会影响用于传动的X向滚珠丝杠172的运动，延长了本发明传动零件的使用寿命。

如图31所示，本实施例中，连接板602包括横板6022和竖板6021，竖板6021的一端连接于下平板601，竖板6021的另一端与横板6022的一端连接，横板6022的另一端与X向滚珠丝杠172连接，第二伺服电机171与其中一个X向滚珠丝杠172的一端连接并驱动X向滚珠丝杠172旋转，以带动横板6022沿X向移动。

横板6022在靠近X向滚珠丝杠172一侧设有限位孔60221，限位孔60221与X向滚珠丝杠172凹凸配合连接。本实施例中，共有一个X向滚珠丝杠172，位于中间的X向滚珠丝杠172与第二伺服电机171连接并由第二伺服电机171驱动，为主动件，位于两侧的X向丝杠为从动件，起一定的支撑作用。本实施例中，第二伺服电机171输出端直接驱动X向滚珠丝杠172。在其他实施例中，第二伺服电机171输出端连接有齿轮，X向滚珠丝杠172端部设有齿轮，通过齿轮与齿轮配合实现传动。

X向滚珠丝杠172通过支撑定位块100固定于内底座101下方。本实施例中，支撑定位块100为橡胶材料制备而成。

下工作台6还包括限位块6012，限位块6012安装于导向槽6011一端并用于阻挡下滑块502运动。本实施例中，导向槽6011为燕尾槽，下滑块502为燕尾滑块，采用燕尾槽和燕尾滑块连接，即有助于导向定位也起到支撑的作用，限位块6012为橡胶块。

装置还包括伸缩杆10、伸缩杆固定块12，伸缩杆固定块12相对设置于内底座101两侧，上工作台5通过伸缩杆10与伸缩杆固定块12上部连接；第一驱动机构15包括第一伺服电机151和Y向滚珠丝杠152，内底座101开设有供伸缩杆固定块12穿过的Y向条形孔1012，第一伺服电机151、Y向滚珠丝杠152固定于内底座101内，第一伺服电机151用于驱动Y向滚珠丝杠152转动，Y向滚珠丝杠152与伸缩杆固定块12下部连接并带动伸缩杆固定块12沿Y向移动，Y向滚珠丝杠152与Y向条形孔1012错位设置，即便磨屑掉入Y向条形孔1012时，随着Y向条形孔1012向下掉落，而不会影响用于传动的Y向条形孔1012的运动，延长了本发明传动零件的使用寿命。本实施例中，第一伺服电机151输出端连接有圆锥齿轮，Y向滚珠丝杠152的端部连接有圆锥齿轮，两圆锥齿轮啮合传动。

Y向滚珠丝杠152布置在内底座101下方，加长行程，螺母与横板6022连接，可在其内部滑动。X向条形孔1011、Y向条形孔1012通过两块橡胶相夹实现相对密封，在上工作台5和伸缩杆固定块12之间，于内底座101上设有伸缩挡板11，伸缩杆10自上工作台5穿过伸缩挡板11与伸缩杆固定块12连接。伸缩挡板11包括中部挡板111和套设于中部挡板111外的两端部挡板112，本实施例中，端部挡板112呈中空状，伸缩杆10穿过中部挡板111，如此伸缩杆10在带动中部挡板111运动的同时，也可实现中部挡板111的密封，防止磨屑掉入至Y向条形孔1012中。

如图29和30所示，伸缩杆10包括内导杆1003和多个外套筒1001、内套筒1002，外套筒1001、内套筒1002均套设于内导杆1003外且沿上工作台5对称设置，内导杆1003穿过上工作台5并与伸缩杆固定块12连接，外套筒1001的一端与伸缩杆固定块12连接，另一端套设于内套筒1002外侧或内侧且与内套筒1002滑动配合，内套筒1002的另一端与上工作台5的一侧连接。本实施例中，伸缩杆10的内套筒1002和外套筒1001均为中空，以实现套接，伸缩杆10的内导杆1003外安装外套筒1001、内套筒1002，实现复杂传动系统的全封闭润滑，以此将涂有润滑油的内导杆1003与外界工作环境相隔绝，防止磨屑的渗入与堆积。一方面，防止磨屑在传动系统的不良堆积，避免传动系统磨损，延长其服役寿命；另一方面，提高装备传动与加工精度，实现一体化加工。

如图32所示，本实施例中，上平板501两侧开设有供伸缩杆10通过的平板通孔5011。

下工作台6由固定底座1下方的第二伺服电机171连接X向滚珠丝杠172进行传动，带动上工作台5沿X轴方向移动。上工作台5与下工作台6在X轴方向上相对固定。上工作台5与下工作台6之间通过两道燕尾槽与燕尾滑块契合固定，上工作台5由X轴方向的一根伸缩杆10带动实现Y轴方向的运动，并且下工作台6的燕尾槽起导向的作用。带动上工作台5的伸缩杆10固定于两边的伸缩杆固定块12上，各自位于下工作台6移动区间两侧，伸缩杆固定块12由固定底座1下方的第一伺服电机151和Y向滚珠丝杠152带动。上工作台5上固定工件，通过以上传动机构实现工件在底座平面内的X、Y轴方向运动，所以工件可位于加工区域平面内的任意位置。

如图16和17所示，装置包括安装于龙门吊立柱42内的第五驱动机构50，第五驱动机构50包括第五驱动电机5001和多个Z向滚珠丝杠5002、丝杠连接件5003，其中一Z向滚珠丝杠5002由第五驱动电机5001驱动旋转，丝杠连接件5003一端与龙门吊横梁41连接固定，另一端与Z向滚珠丝杠5002套接并由Z向滚珠丝杠5002带动沿Z向运动，Z向滚珠丝杠5002两端设有用于将Z向滚珠丝杠5002固定在龙门吊立柱42内的滚珠丝杠支撑座5004。

通过龙门吊立柱42内的第五驱动电机5001来控制龙门吊横梁41在Z轴方向的移动。龙门吊横梁41在两侧丝杠连接件5003的固定和带动作用下带着增材模块7和磨削减材模块8在Z轴方向上下移动。本实施例中，第五驱动机构50位于龙门吊立柱42上半部分，第五驱动电机5001为伺服电机，分别驱动两根Z向滚珠丝杠5002。在龙门吊立柱42上半部分开设有立柱内孔，第五驱动机构50位于立柱内孔内，龙门吊立柱42在龙门吊靠近龙门吊横梁41一侧开设有供丝杠连接件5003通过的前槽，前槽与立柱内孔相连通，且前槽和Z向滚珠丝杠5002错位设置，防止磨屑直接进入前槽影响第五驱动机构50的传动。立柱内孔由水平设置的隔离板分隔成两部分，一部分容纳第五驱动电机5001，另一部分容纳第五驱动机构50的其他重要零件。在其他实施例中，第五驱动电机5001输出端连接有齿轮，Z向滚珠丝杠5002一端也有齿轮，通过齿轮配合传动。

如图1所示，装置还包括外罩2，外罩2固定于固定底座1上，并将上工作台5、下工作台6、磨削减材模块8、增材模块7与外界分隔。本实施例中，固定底座1上方罩设有外罩2，外罩2上开设有置物口(图中未示出)，置物口上安装有可关闭和打开置物口的置物门。本实施例中，外罩2为透明罩，便于观察核心部件的工作状况，另一方面，外罩2用于密封保护核心部件，隔绝装备内工作环境与外部环境，提高加工质量以及操作人员安全性。

外罩2开设有进气孔和出气孔，用于将外罩2内抽真空或通入保护气体。本实施例中，进气孔和出气口分别相对设置于外罩2的侧壁上且分别靠近外罩2的上部和下部设置。一般惰性气体或者二氧化碳等保护气体都是比空气重的，进气口在下部，出气孔在上部，在加工过程是保持慢速进气的，外罩2内是负高压状态。

本发明中，以X向滚珠丝杠172的长度方向为X向，以Y向滚珠丝杠152的长度方向为Y向，以垂直于复合工作台上表面的方向为Z向(即龙门吊立柱42的长度方向)。

本发明的多工位同步近净成形装置的加工方法，包括以下步骤：

将工件放置于复合工作台上，开启增材模块7发射激光在工件表面产生熔池，将原料送至增材模块7下并在激光的作用下于熔池处熔化并固化在工件上，开启磨削减材模块8同步对固化后的工件侧面进行减材加工，改变复合工作台上工件和增材模块7、磨削减材模块8的相对位置，达到预设厚度层后，向上移动增材模块7，开始下一厚度层的增材加工；

改变复合工作台上工件和增材模块7、磨削减材模块8的相对位置包括以下方式：

方式A：开启第六驱动机构3驱动龙门吊横梁41旋转；

方式B：开启第三驱动机构22驱动联动横梁9旋转；

方式C：开启第四驱动机构31驱动增材模块7和磨削减材模块8同步水平移动；

方式D：开启第一驱动机构15驱动上工作台5水平移动；

方式E：开启第二驱动机构17驱动下工作台6水平移动；

减材加工具体包括：旋转磨削减材模块8的小砂轮81至与工件侧面贴合对工件进行侧面磨削；和

调整激光减材模块70的激光发射方向，开启激光减材模块70发射激光对工件侧面进行减材加工。

向上移动增材模块7包括：开启第五驱动机构50驱动龙门吊横梁41向上移动，通过龙门吊横梁41的向上移动带动增材模块7向上移动。

本发明可一次性加工的包含复杂曲面的管座类零构件，尤其是薄壁壳体、箱壳类零件和中心轴线为曲线的回转体，如图33所示，其中图33(a)为本发明能一次性加工出零件的结构示意图，图33(b)为侧视图，图33(c)为俯视图，尤其零件侧面需要开孔或者存在磨削减材不便的拐角等，如图34所示，其中图34(a)为本发明能一次性加工出零件的主视图，图34(b)为仰视图，图34(c)为侧视图。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种薄壁壳体零构件的多工位同步近净成形装置，其特征在于：包括固定底座(1)、龙门吊(4)、增材模块(7)、磨削减材模块(8)、激光减材模块(70)、复合工作台，龙门吊(4)包括龙门吊横梁(41)和龙门吊立柱(42)，所述龙门吊横梁(41)位于复合工作台上方，所述龙门吊立柱(42)位于龙门吊横梁(41)两端，所述增材模块(7)、磨削减材模块(8)分别对复合工作台上的零件进行增材加工和减材加工，所述激光减材模块(70)用于对复合工作台上的零件侧面进行减材加工；

所述固定底座(1)包括内底座(101)、上底座(103)和下底座(104)，所述内底座(101)、上底座(103)位于下底座(104)上，所述上底座(103)套设于内底座(101)外侧，所述固定底座(1)内设有第六驱动机构(3)，所述上底座(103)在第六驱动机构(3)的驱动下相对于内底座(101)旋转，所述龙门吊立柱(42)固定于上底座(103)上，所述复合工作台设置于内底座(101)处；

所述装置还包括位于龙门吊横梁(41)下方的联动横梁(9)和位于龙门吊横梁(41)内的第三驱动机构(22)，所述联动横梁(9)在第三驱动机构(22)的带动下相对于龙门吊横梁(41)旋转；

所述联动横梁(9)内设有第四驱动机构(31)，所述增材模块(7)和磨削减材模块(8)安装于联动横梁(9)下部并在第四驱动机构(31)的驱动下相对于联动横梁(9)同步水平移动；

所述复合工作台包括上工作台(5)和下工作台(6)，所述下工作台(6)连接于上工作台(5)的下方，所述内底座(101)内设有第一驱动机构(15)和第二驱动机构(17)，所述上工作台(5)和下工作台(6)分别在第一驱动机构(15)和第二驱动机构(17)的驱动下水平移动。

2.根据权利要求1所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述龙门吊横梁(41)包括横梁壳体(412)，所述横梁壳体(412)开设有贯通横梁壳体(412)上下表面的旋转腔(4121)和与旋转腔(4121)相连通的固定腔(4122)，所述旋转腔(4121)底部周向水平设有悬挂固定环(4123)；

所述第三驱动机构(22)包括位于旋转腔(4121)内的圆盘锥齿轮(221)、主动圆锥齿轮(222)、悬挂架(224)和滚动轴承(225)，以及位于固定腔(4122)内的第三驱动电机(223)，所述悬挂架(224)放置于悬挂固定环(4123)上，所述悬挂架(224)外壁通过滚动轴承(225)与旋转腔(4121)内壁配合连接，所述圆盘锥齿轮(221)固定于悬挂架(224)上并与主动圆锥齿轮(222)相配合，所述第三驱动电机(223)驱动主动圆锥齿轮(222)旋转带动悬挂架(224)旋转，联动横梁(9)固定于悬挂架(224)下部。

3.根据权利要求2所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述悬挂架(224)包括悬挂支撑部(2241)，在所述悬挂支撑部(2241)上、下表面分别设有上支撑圆台部(2242)和下支撑圆台部(2243)，所述联动横梁(9)固定于下支撑圆台部(2243)底部，所述圆盘锥齿轮(221)的内孔套设于上支撑圆台部(2242)外并固定，所述悬挂支撑部(2241)放置于悬挂固定环(4123)上，所述悬挂支撑部(2241)外壁通过滚动轴承(225)与旋转腔(4121)内壁配合，实现了悬挂架(224)的转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述第二驱动机构(17)包括固定于内底座(101)下部的第二伺服电机(171)和至少一个X向滚珠丝杠(172)，所述下工作台(6)包括下平板(601)和位于下平板(601)下方的多个连接板(602)，所述内底座(101)设有供连接板(602)穿过的X向条形孔(1011)，所述连接板(602)的下部与X向滚珠丝杠(172)连接，至少一个所述X向滚珠丝杠(172)由第二伺服电机(171)驱动，所述连接板(602)下部的X向滚珠丝杠(172)与连接板(602)相对应的X向条形孔(1011)错位设置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述下底座(104)包括内凸台(1041)和与内凸台(1041)间隔设置的外凸缘(1042)，所述外凸缘(1042)与内凸台(1041)之间的空间为容纳空间，在所述上底座(103)底部内侧设有内齿轮(1032)，所述内齿轮(1032)和第六驱动机构(3)位于容纳空间内，所述第六驱动机构(3)包括第六驱动电机(302)和连接于第六驱动电机(302)输出端的第六驱动齿轮(301)，所述第六驱动齿轮(301)和内齿轮(1032)啮合传动。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述装置还包括伸缩杆(10)、伸缩杆固定块(12)，所述伸缩杆固定块(12)相对设置于内底座(101)两侧，所述上工作台(5)通过伸缩杆(10)与伸缩杆固定块(12)上部连接；

所述第一驱动机构(15)包括第一伺服电机(151)和Y向滚珠丝杠(152)，内底座(101)开设有供伸缩杆固定块(12)穿过的Y向条形孔(1012)，所述第一伺服电机(151)、所述Y向滚珠丝杠(152)固定于内底座(101)内，所述第一伺服电机(151)用于驱动Y向滚珠丝杠(152)转动，所述Y向滚珠丝杠(152)与伸缩杆固定块(12)下部连接并带动伸缩杆固定块(12)沿Y向移动，所述Y向滚珠丝杠(152)与Y向条形孔(1012)错位设置。

7.根据权利要求6所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述装置还包括伸缩挡板(11)，所述伸缩挡板(11)位于上工作台(5)和伸缩杆固定块(12)之间并位于内底座(101)上，所述伸缩挡板(11)包括中部挡板(111)和套设于中部挡板(111)外的两端部挡板(112)，所述伸缩杆(10)穿过中部挡板(111)与伸缩杆固定块(12)连接。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述磨削减材模块包括砂轮立柱(82)、位于砂轮立柱(82)外且用于铣削或磨削工件侧面的小砂轮(81)，以及位于砂轮立柱(82)内的砂轮电机(85)、砂轮摆动轴(86)和砂轮摆动柱(87)，所述砂轮电机(85)驱动水平设置的砂轮摆动轴(86)转动以带动小砂轮(81)摆动，所述砂轮摆动柱(87)上下两端分别与砂轮摆动轴(86)、小砂轮(81)连接。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的多工位同步近净成形装置，其特征在于：所述增材模块(7)包括激光头(71)、送丝头(72)，送丝头(72)将原料送至激光头(71)下方熔化，所述激光头(71)的激光发射方向垂直于复合工作台上表面且与送丝头(72)的送丝方向呈夹角α，满足0＜α＜90°。

10.一种根据权利要求1至9中任一项所述的多工位同步近净成形装置的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

将工件放置于复合工作台上，开启增材模块(7)发射激光在工件表面产生熔池，将原料送至增材模块(7)下并在激光的作用下于熔池处熔化并固化在工件上，开启磨削减材模块(8)同步对固化后的工件侧面进行减材加工，改变复合工作台上工件和增材模块(7)、磨削减材模块(8)的相对位置，达到预设厚度层后，向上移动增材模块(7)，开始下一厚度层的增材加工；

所述改变复合工作台上工件和增材模块(7)、磨削减材模块(8)的相对位置包括以下方式：

方式A：开启第六驱动机构(3)驱动龙门吊横梁(41)旋转；

方式B：开启第三驱动机构(22)驱动联动横梁(9)旋转；

方式C：开启第四驱动机构(31)驱动增材模块(7)和磨削减材模块(8)同步水平移动；

方式D：开启第一驱动机构(15)驱动上工作台(5)水平移动；

方式E：开启第二驱动机构(17)驱动下工作台(6)水平移动；

所述减材加工具体包括：旋转磨削减材模块(8)的小砂轮(81)至与工件侧面贴合对工件进行侧面磨削；和

调整激光减材模块(70)的激光发射方向，开启激光减材模块(70)发射激光对工件侧面进行减材加工。

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