CN116275617A - 激光头保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光头保护装置，包括保护盖和安装块，保护盖，用于覆盖激光头，保护盖的上平面设置有用于连接三维打印轴的磁铁，保护盖的外周设置有卡位凹槽，安装块设置有卡位凸边和卡位环，卡位凸边设置于卡位环的内壁，卡扣环设置有进盖口，保护盖通过卡位凹槽与卡位凸边配合连接于安装块，保护盖通过进盖口和三维打印轴配合连接或者脱离安装块。本发明通过保护盖覆盖于激光头，以避免激光头被玷污，同时实现了保护盖的快速连接和拆卸，以满足增减材加工频繁切换加工方式的需求，从而有利于保证加工速度同时提高加工质量。

Description

激光头保护装置

技术领域

本发明涉及激光头保护装置，属于机械设计技术领域。

背景技术

工业制造是一个国家的支柱，能够直接提现一个国家的生产力水平。随着工艺技术的高速发展，一体化、高性能、高可靠性的应用需求成为制造业的重要发展方向，装备一体化的需求越来越高，其关键零部件的结构也越来越复杂，高性能、难加工金属一体化关键零部件(如异形金属管)制造技术，被认为是航空、核电、石化、船舶等先进工业高端装备制造业的基础和核心技术。

对于工业制造，其加工过程就是将原材料转化为最终工业产品的过程，从其制造工艺上分类，可分为“等材制造”、“减材制造”和“增材制造”，其中，以模具注塑、铸造加工为代表的等材制造发展悠久、经验丰富，而以机加工为核心的减材制造和以三维打印为代表的增材制造历史较短，其中蕴含了待优化的零件成形问题。同时，传统的制造设备大多采用单一制造工艺的成形方法，而采用单一成形方法制造上述大型、一体化、高性能金属制件，不仅需要专用的大型铸锻焊接装备和模具，其制造技术难度大、加工周期长、材料利用率地、制件性能不稳定等问题比较凸出。

在高端装备制造业中，一些特定形状的零件加工(如异形金属管)，通过单一的增材加工或者减材加工已不能满足需求，增减材加工设备应运而生。但现有的增减材加工设备，其加工质量、加工速度和加工精度均有待提高，其中原因包括：有些设备在增材和减材的加工切换时需要更换加工头或者需要进行复杂的加工头位置变换，还有些部分设备在加工过程中容易出现相互干涉，如出现加工头碰撞或者加工头污染等问题，等等。

发明内容

本发明提供激光头保护装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出激光头保护装置，通过保护盖覆盖于激光头，以避免激光头被玷污，同时实现了保护盖的快速连接和拆卸，以满足增减材加工频繁切换加工方式的需求，从而有利于保证加工速度同时提高加工质量。

本发明的技术方案一方面涉及激光头保护装置，应用于三维打印轴140，包括：

保护盖，用于覆盖所述激光头，所述保护盖的上平面设置有用于连接所述三维打印轴的磁铁；所述保护盖的外周设置有卡位凹槽；

安装块，所述安装块设置有卡位凸边和卡位环，所述卡位凸边设置于所述卡位环的内壁，所述卡扣环设置有进盖口；

其中，所述保护盖通过所述卡位凹槽与所述卡位凸边配合连接于所述安装块，所述保护盖通过所述进盖口和所述三维打印轴配合连接或者脱离所述安装块。

进一步，所述安装块包括球头柱塞；所述球头柱塞凸出于所述安装块的内壁以与所述保护盖抵接。

进一步，所述安装块设置有底板，所述底板部分覆盖于所述卡位环的下侧开口；所述安装块的两侧和所述底板均设置有用于安装所述球头柱塞的安装通道。

进一步，所述保护盖自上而下设置有第一盖体和第二盖体，所述第一盖体的外周直径大于所述卡位环的内圈直径，所述第二盖体的外周直径小于或者等于所述卡位环的内圈直径。

进一步，还包括护盖罩，所述护盖罩包括箱体和固定板，所述箱体设置有伸出口，所述固定板设置有所述箱体内；所述安装块可移动地设置于固定板上，以通过所述伸出口使所述保护盖伸出或者缩入所述箱体。

进一步，所述箱体包括用于覆盖所述伸出口的封板，所述封板设置于所述安装块的朝向所述伸出口的一侧。

进一步，还包括伸缩驱动器，所述伸缩驱动器固定于箱体内，所述伸缩驱动器的伸缩轴与所述安装块连接。

进一步，所述固定板上设置有用于检测所述安装块位置的接近开关；所述安装块设置有用于触发所述接近开关的定位板，所述定位板设置于所述安装块背向所述伸出口的一侧。

本发明的技术方案另一方面涉及五轴增减材加工设备，包括：

用于增材加工和减材加工的五轴增减材机，所述五轴增减材机包括激光头和所述三维打印轴，所述激光头设置于所述三维打印轴上；

上述实施例的激光头保护装置，所述激光头保护装置设置于所述三维打印轴的侧边；

其中，当所述五轴增材机处于减材加工状态时，所述磁铁吸附于所述三维打印轴，以使所述保护盖覆盖所述激光头；当所述五轴增材机处于增材加工状态时，所述保护盖脱离所述激光头并连接于所述安装块上。

进一步，所述三维打印轴的下平面设置有定位销，所述保护盖的上平面设置有与所述定位销配合的定位孔。

本发明的有益效果如下。

本发明的激光头保护装置，激光头保护装置采用磁吸方式实现快速脱离或者覆盖激光头，同时配合采用卡位凸边与卡位凹槽配合的方式实现保护盖快速脱离或者连接安装块，从而满足增减材加工过程中频繁切换加工方式的需求，有利于保证加工速度同时对激光头进行保护；设置激光头保护装置对减材加工时的激光头进行保护，有利于防止激光头被切削液、碎屑等玷污，从而提高加工质量。

附图说明

图1是根据本发明实施例的五轴增减材加工设备的第一结构示意图。

图2是根据本发明实施例的五轴增减材加工设备的第二结构示意图。

图3是根据本发明实施例的五轴增减材加工机的结构示意图。

图4是根据本发明实施例的保护盖的结构示意图。

图5是根据本发明实施例的安装块的结构示意图。

图6是根据本发明实施例的激光头保护装置的俯面示意图。

图7是根据本发明实施例的激光头保护装置的结构示意图。

图8是根据本发明方法控制流程图。

图9是根据本发明实施例的示例零件的结构示意图。

图10是根据本发明实施例的示例零件的增材加工第一示意图。

图11是根据本发明实施例的示例零件的减材加工示意图。

图12是根据本发明实施例的示例零件的增材加工第二示意图。

附图标记：

100五轴增减材加工机；111底座；112龙门架；130工作台；131转台；140三维打印轴；141激光头；142定位销；150主轴；161升降滑台；162升降导轨；171平移滑台；172平移导轨；181伸缩滑台；182伸缩导轨；

200激光头保护装置；210保护盖；211磁铁；212卡位凹槽；213凹位；214定位孔；215第一盖体；216第二盖体；220安装块；221卡位凸边；222卡位环；223底板；224球头柱塞；225定位板；230护盖罩；231箱体；232固定板；233封板；240伸缩驱动器；250接近开关；251开关支架；

300异形金属件；310第一工件体；320第二工件体；330第三工件体；340中间连接部。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参见图1至图9，本发明的技术方案是五轴增减材加工设备，包括五轴增减材加工机100和激光头保护装置200。五轴增减材加工机100设置有主轴150和三维打印轴140，主轴150设置有用于减材加工的刀具，刀具用于零件内侧/外侧的减材加工。三维打印轴140设置有用于增材加工的激光头141，激光头141用于零件的增材加工。在增材加工时，主轴150可独立向上缩入，以降低对激光头141的干涉，在减材加工时，激光头141可独立向上缩入，以降低对主轴150加工的干涉，同时激光头保护装置200保护激光头141，以避免切削液、碎屑等玷污激光头141，从而将增材加工和减材加工集合到一个平台上，将五轴联动运动平台、激光熔覆工艺、高效铣削工艺相结合，有利于解决复杂形状零件的一体化加工需求。

在一实施例中，参见图2和图3，五轴增减材加工机100采用龙门式结构，床身包括有底座111和龙门架112，龙门架112设置于底座111上，龙门架112包括横梁和两个立柱，两个立柱的一端分别与于横梁的两端连接，从而形成U型通道，两个立柱的另一端均与底座111连接。三维打印轴140和主轴150可同步水平移动地设置于龙门架112的横梁侧面，即三维打印轴140和主轴150可同步在X轴方向移动。三维打印轴140和主轴150均可独立上下移动地设置于龙门架112上，即三维打印轴140和主轴150可独立地在Z轴方向移动。转台131可移动地设置于底座111上，并设置于两个立柱之间，以及设置于横梁的下面，即转台131可在Y轴方向移动。工作台130设置于转台131上，可随转台131旋转，从而实现工作台130在AB轴的移动。

具体地，当需要进行增材加工时，主轴150上升缩入，三维打印轴140上下移动并配合三维打印轴140在龙门架112上的平移，以及工作台130在底座111上的平移和转台131的转动，打印出不同形状的零件。当需要减材加工时，三维打印轴140上升缩入，主轴150上下移动并配合三维打印轴140在龙门架112上的平移，以及工作台130在底座111上的平移和转台131的转动，通过主轴150上设置的刀具对已打印好的零件的内侧/外侧进行切削或者雕铣等减材加工。本发明实施例的五轴增减材加工机100，通过增材加工和减材加工的不断切换加工，对由多层空间叠加而成的不规则形状的零件，进行内部加工和/或外部加工，以达到一体化成形的加工需求，从而有利于解决复杂形状的零件一体化加工难题。

需要说明的是，在本发明一些具体实施例中，三维打印轴140上设置有激光熔喷头，通过输出金属粉末并在激光的作用下，将金属粉末直接打印在工作台130上并形成一定形状，可实现没有初始零件的产品生产。进一步地，金属粉末可为单一金属材料，也可为两种或者多种金属材料的混合，从而有利于满足零件由多种材料叠加组成或者混合组成时的一体化成形需求。

需要说明的是，本发明实施例的五轴增减材加工机100，不仅可应用于零件的一体化成形加工，对于零件加工过程中出现不合格的情况，如增材余量过多或者减材切削过度等不良质量情况，可直接在零件的不合格位置进行减材加工或者增材加工，以提供零件的加工精度和加工合格率，同时避免重新装夹定位，有利于提高加工效率。

在一应用实施例中，参见图3，平移导轨172(即X轴方向的导轨)设置于龙门架112的横梁上，两个升降导轨162(即Z轴方向的导轨)均通过平移滑台171可滑动地设置于平移导轨172上，其中一个升降导轨162设置有主轴150以实现刀具的上升和下降，另一个升降导轨162设置三维打印轴140以实现激光头141的上升和下降，即通过设置两个Z轴，使得主轴150通过升降导轨162和其中一个升降滑台161配合上下移动，以及使得三维打印轴140通过升降导轨162和另一个升降滑台161配合上下移动，实现主轴150和三维打印轴140的单独上升和下降，降低相互干涉的几率。伸缩导轨182设置于底座111上并且设置于龙门架112的两个立柱之间，转台131通过伸缩滑台181设置于伸缩导轨182(即Y轴方向的导轨)上，并且转台131可滑动地设置于中间通道中。转台131可转动地设置于伸缩滑台181上，转台131上设置有用于放置零件的工作台130。

在一应用实施例中，底座111上设置有多个排屑槽，伸缩导轨182设置于两个排屑凹槽之间。此处以设置有两个伸缩导轨182举例说明，排屑槽的数量设置为三个，其中一个排屑槽设置于两个伸缩导轨182之间，另外两个排屑槽分别设置于两个伸缩导轨182的另外一侧。

在一实施例中，参见图1和图3，五轴增减材加工机100的侧边设置有激光头保护装置200，激光头保护装置200包括安装块220和保护盖210，保护盖210设置于安装块220上。参见图4和图5，保护盖210的外周设置有卡位凹槽212，安装块220设置有卡位环222，卡位环222设置有进盖口，并且卡位环222的内壁设置有卡位凸边221。两个卡位凸边221分别设置于卡位环222的相对两侧并且分别设置于进盖口的两侧，两个卡位凸边221对称设置。卡位凸边221和卡位凹槽212均水平设置，并且进盖口朝向激光头141。保护盖210设置有用于容纳激光头141的容腔并设置有开口朝上的套盖口，保护盖210的外周设置有与卡位凸边221相匹配的卡位凹槽212，保护盖210通过卡位凸边221与卡位凹槽212配合卡设于卡位环222上，并且保护盖210通过进盖口实现卡入或者脱离安装块220。保护盖210的上侧设置有磁铁211，具体地，保护盖210的上侧设置有安装腔，磁铁211固定于安装腔内，进一步地，磁铁211的上平面与保护盖210的上平面持平。进一步地，在本发明一些具体实施例中，磁铁211的数量设置为四个，四个磁铁211均匀分布于保护盖210的上平面。

参见图1和图6，当三维打印轴140完成增材加工后，激光头141朝安装块220的方向移动，当激光头141到达保护盖210的上方后，激光头141下降并通过套盖口进入到保护盖210的容腔中，磁铁211吸紧三维打印轴140，使得保护盖210连接于三维打印轴140上，然后三维打印轴140带动保护盖210水平移动，使得卡位凸边221沿卡位凹槽211移动，从而使得保护盖210脱离安装块220。保护盖210覆盖于激光头141后，主轴150再进行减材加工，从而有利于避免激光头141被污染。当完成减材加工后，需要再进行增材加工时，三维打印轴140带动保护盖210水平移动，使得保护盖210卡入卡位环222上，即卡位凸边221嵌入卡位凹槽212中，然后激光头141向上移动，而保护盖210在卡位凸边221和卡位凹槽212的作用下保持原来高度，从而使得保护盖210脱离三维打印轴140，激光头141外漏以进行增材加工。本发明实施例的激光头保护装置200通过磁铁211与安装块220配合，实现保护盖210在三维打印轴140上的快速安装和拆卸，可满足增减加工机频繁切换增减材加工工序的需求。

在一应用实施例中，参见图5，安装块220的内壁设置有与保护盖210抵接的球头柱塞224，从而对保护盖210进行定位及施加预紧力。在本发明一些具体实施例中，球头柱塞224的数量设置为三个，其中一个球头柱塞224与保护盖210的下侧抵接，另外两个球头柱塞224对称地安装块220的内壁两侧，以与保护盖210的外周两侧抵接。

具体地，安装块220的下侧设置有底板223，底板223部分覆盖于的卡位环222下侧开口。底板223、卡位环222、卡位凸边221上均设置有用于安装球头柱塞224的安装通道，保护盖210的外周相应地设置有与球头柱塞224顶端相匹配的凹位213，球头柱塞224上端外漏于卡位环222的内圈，以嵌入凹位213内并与保护盖210的外周抵接，从而对保护盖210施加预紧力及进行定位。参见图3，底板223内的球头柱塞224上端外漏于卡位环222的内圈下侧，以嵌入保护盖210下侧的凹位213内与保护盖210的下侧抵接。同时，卡位环222的安装通道与卡位凸边221的安装通道连接，一个球头柱塞224同时穿设于同一侧的卡位环222和卡位凸边221上，两个球头柱塞224对称设置，两个球头柱塞224分别嵌入保护盖210两侧的凹位213内并与保护盖210的外周两侧抵接。需要说明的是，凹位213呈内陷圆锥形，凹位213尖端朝向水平/垂直设置，以与球头柱塞224顶端的形状相匹配。

在一应用实施例中，参见图4，保护盖210自上而下依次设置的第一盖体215和第二盖体216，第一盖体215为类环状结构，第二盖体216为中空的类柱形结构，第二盖体216的柱体开口与第一盖体215的内圈连通，从而形成容纳激光头141的容腔。进一步地，第二盖体216上侧内壁的直径与第一盖体215的内圈直径相同，第二盖体216的内壁自上而下朝靠近保护盖210中心的方向延伸。第二盖体216的柱体外周直径小于或者等于卡位环222的内圈直径，第一盖体215的环体外周直径大于卡位环222的内圈直接，从而使得保护盖210可嵌入卡位环222内圈中，并套盖口朝上地卡设于安装块220上。进一步地，第一盖体215的下侧面为斜面，该斜面自上而下地朝靠近保护盖210中心的方向倾斜。

在一应用实施例中，参见图1，三维打印轴140的下侧设置有定位销142，保护盖210的上平面设置有与定位销142相匹配的定位孔214，从而方便保护盖210在套盖过程中的定位。进一步地，三维打印轴140的下平面连接有冷却板，冷却板中部设置有穿孔，激光头141穿过穿孔凸出于冷却板，定位销142设置于冷却板的下平面。当三维打印轴140到达保护盖210上方后，三维打印轴140带动冷却板和激光头141下降，定位销142进入到定位孔214内，对保护盖210与冷却板的连接位置进行定位。进一步地，在本发明一些具体实施例中，定位销142和定位孔214的数量设置为两个，两个定位销142对称设置于冷却板上，两个定位孔214对称设置于保护盖210上。

在一实施例中，参见图1和图6，激光头保护装置200设置有护盖罩230，护盖罩230包括有箱体231和封板233，箱体231的一个侧壁设置有伸出口，封板233可开合地覆盖于伸出口上。箱体231内设置有固定板232，安装块220通过盖体滑块与盖体导轨配合可移动地设置于固定板232上，以使保护盖210伸出或者缩入箱体231。封板233与安装块220的侧面连接，可随安装块220移动，从而连接/脱离箱体231,以覆盖/打开伸出口。参见图3，固定板232呈类L型结构，固定板232的竖板与箱体231远离伸出口的一侧内壁连接，盖体滑块设置于固定板232的横板上，盖体滑轨可移动地设置于盖体滑块上。安装块220设置于盖体滑轨上，封板233与安装块220朝向伸出口的一侧连接。

在一应用实施例中，参见图7，激光保护罩包括伸缩驱动器240，通过伸缩驱动器240使得安装块220伸出或者缩入箱体231。需要说明的是，本发明实施例的伸缩驱动器240可采用伸缩气缸、伸缩电机等，此处以伸缩气缸举例说明，参见图3，伸缩气缸水平放置，伸缩气缸通过安装板直接与固定板232连接，伸缩气缸的伸缩轴通过气缸导向板与安装块220连接。进一步地，气缸导向板呈L型，气缸导向板的横板与安装块220的底面连接，气缸导向板的竖板与伸缩气缸的伸缩轴连接。

在一应用实施例中，参见图7，激光头保护装置200设置有用于检测安装块220移动位置的接近开关250，接近开关250通过开关支架251设置于固定板232的横板上。伸缩气缸根据接近开关250的触发信号，停止推动安装块220移动。进一步地，接近开关250的数量为两个，其中一个接近开光设置于固定板232的远离伸出口的一侧，用于检测安装块220缩入箱体231时的位置，另一个接近开关250设置于固定板232的靠近伸出口的一侧，用于检测安装块220伸出箱体231时的位置。

在一应用实施例中，参见图7，安装块220上设置有用于触发接近开关250的定位板225，定位板225设置有安装块220背离伸出口的一侧。定位板225包括L型连接板和方形触发板，L型连接板的横板与安装块220的侧面连接，L型连接板的竖板下端与方形触发板的侧端连接，方形触发板水平设置，并且设置于L性连接板背离伸出口的一侧。当方形触发板到达接近开关250上方时，会触发接近开关250的信号反馈。

在一应用实施例中，参见图6，伸出口的开口朝向三维打印轴140，并且设置于三维打印轴140的移动方向上。当三维打印轴140在进行增材打印时，保护盖210缩入到箱体231内，封板233覆盖于伸出口上。当三维打印轴140完成当前增材打印后，伸缩气缸推动安装块220朝伸出口方向移动，封板233在安装块220带动下脱离箱体231，保护盖210伸出到护盖罩230的外面，当定位板225触发接近开关250后，伸缩驱动器240停止工作，安装块220停止外移。三维打印轴140将激光头141移动到保护盖210的上方后，下移保护盖210，使得保护盖210吸住冷却板并覆盖于激光头141上，然后三维打印轴140朝远离进盖口方向平移，使得保护盖210脱离安装块220。保护盖210覆盖于激光头141后，主轴150进行减材加工。

而当减材加工完成需再进行增材加工时，三维打印轴140朝进盖口方向移动，使得卡位凸边221嵌入到卡位凹槽212内，当进入到一定位置后，球头柱塞224进入到保护盖210的凹位213中，球头柱塞224与保护盖210抵接，三维打印轴140带动激光头141向上移动，从而使得保护盖210脱离激光头141，激光头141外漏以进行增材加工。伸缩驱动器240带动安装块220缩入到箱体231内，当定位板225触发接近开关250后，伸缩驱动器240停止工作，从而使得安装块220停止运动，保护盖210处于箱体231内，封板233覆盖在伸出口上。

在一应用实施例中，伸出口的朝向垂直于三维打印轴140的移动方向，安装块220设置于三维打印轴140的前侧或者后侧，而不是设置在三维打印轴140的移动方向上。需要减材加工时，安装块220带动保护盖210伸出箱体231外，当磁铁211吸附于三维打印轴140时，安装块220缩入箱体231内，保护盖210在磁铁211作用下覆盖于激光头141上。需要增材加工时，安装块220伸出箱体231外，三维打印轴140带动保护盖210移动，使得卡位凸边221嵌入卡位凹槽212后，三维打印轴140带动激光头141向上移动，而保护盖210固定于安装块220上，从而使得保护盖210脱离三维打印轴140，激光头141外漏，安装块220带动保护盖210缩入箱体231内。

参见图1和图8，在一些实施例中，根据本发明的五轴增减材加工设备的控制方法，应用于本发明实施例的五轴增减材加工设备，至少包括以下步骤：

S100、获取零件当前部位的增材加工指令；判断当前激光头141是否覆盖有保护盖210；若是，移动三维打印轴140以使所述卡位凸边221嵌入所述卡位凹槽212，然后向上移动所述三维打印轴140以使所述保护盖210脱离所述激光头141；

S200、通过所述三维打印轴140在X轴和/或Z轴的移动、所述转台131在Y轴的移动和所述转台131在AB两轴的转动，以使所述激光头141完成零件当前部位的增材加工；

S300、获取零件当前部位的减材加工指令；判断当前激光头141是否覆盖有保护盖210；若否，移动所述三维打印轴140以使所述激光头141达到所述保护盖210的上方，向下移动所述三维打印轴140以使所述保护盖210通过所述磁铁211覆盖所述激光头141，然后水平移动所述三维打印轴140以使所述保护盖210脱离所述安装块220；

S400、通过所述三维打印轴140在X轴和/或Z轴的移动、所述转台131在Y轴的移动和所述转台131在AB两轴的转动，以使所述主轴150的刀具完成零件当前部位的减材加工；

S500、重复步骤S100至步骤S400以进行下一部位的增材加工和减材加工，直至完成整个零件的加工指令。

本发明实施例的五轴增减材加工设备,设置有用于增材加工的三维打印轴140和用于减材加工的主轴150，以便切换三维打印轴140和主轴150进行零件加工，从而有利于满足各种复杂形状零件的加工。同时，设置有激光头保护装置200，在减材加工时保护激光头141，有利于避免激光头141被玷污，从而有利于提高加工质量。更进一步地，采用增材与减材加工切换的方式，可便于主轴150刀具对零件内侧或者外侧的加工。

在一些实施例中，三维打印轴140和主轴150可同步在X轴上移动，并且可独立地在Z轴上移动，从而在增材加工时，可同步水平移动主轴150和三维打印轴140，以使激光头141到达转台131的上方；主轴150的刀具向上缩入，并且激光头141向下伸出，以进行增材加工；以及在减材加工时，可同步水平移动主轴150和三维打印轴140，以使主轴150的刀具到达转台131的上方，主轴150的刀具向下伸出，并且激光头141向上缩入，以进行减材加工，如此设置可方便切换加工头，使得系统控制更便捷，提高加工速度。

此处以一个具体实施例加以说明，不作为本发明保护范围的具体限定。以需要内侧加工的具有内腔异形金属件300的加工为例。

参见图9，目标加工成形的异形金属件300包括依次连接的皆具有内腔的第一工件体310、第二工件体320和第三工件体330，其中第一工件体310和第三工件体340可以为直通体(如，直管)，第二工件体320为弯曲的通体(如，弧形管)。进一步地，参见图9，在本发明一些具体实施例中，以中间连接部340为分界，第二工件体320设置有上弧体与下弧体，并且上弧体开口与下弧体开口的朝向不一致，对于传统的加工成形方式，需要先分别完成上弧体和下弧体的成形加工，再进行中间部340的加工，以将上弧体和下弧体拼接。

因此，采用传统的单一加工成形方式，无法进行第二工件体320的一体化加工，对于较长(管长大于刀具长度)的第一工件体310和第三工件体330也难以对其内侧/外侧进行减材精加工。本发明首先通过激光束融化金属粉末形成移动熔池后凝固，逐层沉积成形三维实体金属零件，然后通过数控铣削减材工艺对零件的内侧或者外侧进行精加工，从而达到零件的精度要求。

具体地，参见图10至12，可以先通过激光头141形成长度较短的小段工件体后，对刚形成的小段工件体的内外壁进行精加工，然后在上述小段工件体上再进行下一小段管材的成形加工，如此重复直至完成整个零件的一体化加工。

相应地，根据本发明的加工设备的控制方法包括以下步骤：

步骤A：初始化/定位第一工件体310/第二工件体320/第三工件体330的位置；

步骤B：判断当前激光头141是否覆盖有保护盖210；

若是，通过伸缩驱动器240使得盖体滑块沿盖体导轨移动，以使安装块220伸出到箱体231外，以及使封板233脱离箱体231；当接收到接近开关250反馈信号后，停止伸缩驱动器240工作；驱动三维打印轴140上下移动和/或水平移动，以使保护盖210与安装块220的位置相匹配；驱动三维打印轴140沿平移导轨172朝靠近安装块220的方向移动，以使保护盖210卡入安装块220上，然后驱动三维打印轴140向上移动，以使保护盖210脱离三维打印轴140；通过伸缩驱动器240使得盖体滑块沿盖体导轨移动，以使安装块220和保护盖210缩入到箱体231，当接收到接近开关250反馈信号后，停止伸缩驱动器240工作，以使封板233覆盖于箱体231的伸出口上；

步骤C：驱动主轴150向上缩入，驱动三维打印轴140的三轴移动并配合转台131的AB轴转动，通过激光头141对第一工件体310/第二工件体320/第三工件体330进行五轴联动的增材加工(参见图10)；

步骤D：判断是否执行完成增材加工指令，若是，通过伸缩驱动器240使得盖体滑块沿盖体导轨移动，以使安装块220伸出到箱体231外，以及使封板233脱离箱体231；当接收到接近开关250反馈信号后，停止伸缩驱动器240工作；驱动三维打印轴140上下移动和/或水平移动，以使激光头141与安装块220的位置相匹配；驱动三维打印轴140沿平移导轨172朝靠近安装块220的方向移动，以使激光头141到达保护盖210的上方，然后驱动三维打印轴140向下移动，以使激光头141伸入到保护盖210内；驱动三维打印轴140沿平移导轨172朝远安装块220的方向移动，以使保护盖210在磁铁211的作用下随激光头141移动并脱离安装块220，从而使得保护盖210覆盖于激光头141上并随三维打印轴140移动(参见图11)；通过伸缩驱动器240使得盖体滑块沿盖体导轨移动，以使安装块220缩入到箱体231，当接收到接近开关250反馈信号后，停止伸缩驱动器240工作，以使封板233覆盖于箱体231的伸出口上；

步骤E：驱动三维打印轴140向上缩入，驱动主轴150的三轴移动并配合转台131的AB轴转动，通过刀具对第一工件体310/第二工件体320/第三工件体330的内侧/外侧进行五轴联动的减材加工(参见图11)；

判断是否执行完成增材加工指令，若是，重复步骤B至步骤E，直至完成工件加工指令。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种激光头保护装置，其特征在于，应用于三维打印轴(140)，包括：

保护盖(210)，用于覆盖所述激光头(141)，所述保护盖(210)的上平面设置有用于连接所述三维打印轴(140)的磁铁(211)；所述保护盖(210)的外周设置有卡位凹槽(212)；

安装块(220)，所述安装块(220)设置有卡位凸边(221)和卡位环(222)，所述卡位凸边(221)设置于所述卡位环(222)的内壁，所述卡扣环设置有进盖口；

其中，所述保护盖(210)通过所述卡位凹槽(212)与所述卡位凸边(221)配合连接于所述安装块(220)，所述保护盖(210)通过所述进盖口和所述三维打印轴(140)配合连接或者脱离所述安装块(220)。

2.根据权利要求1所述的激光头保护装置，其特征在于：所述安装块(220)包括球头柱塞(224)；所述球头柱塞(224)凸出于所述安装块(220)的内壁以与所述保护盖(210)抵接。

3.根据权利要求2所述的激光头保护装置，其特征在于：所述安装块(220)设置有底板(223)，所述底板(223)部分覆盖于所述卡位环(222)的下侧开口；所述安装块(220)的两侧和所述底板(223)均设置有用于安装所述球头柱塞(224)的安装通道。

4.根据权利要求1所述的激光头保护装置，其特征在于：所述保护盖(210)自上而下设置有第一盖体(215)和第二盖体(216)，所述第一盖体(215)的外周直径大于所述卡位环(222)的内圈直径，所述第二盖体(216)的外周直径小于或者等于所述卡位环(222)的内圈直径。

5.根据权利要求1所述的激光头保护装置，其特征在于：还包括护盖罩(230)，所述护盖罩(230)包括箱体(231)和固定板(232)，所述箱体(231)设置有伸出口，所述固定板(232)设置有所述箱体(231)内；所述安装块(220)可移动地设置于固定板(232)上，以通过所述伸出口使所述保护盖(210)伸出或者缩入所述箱体(231)。

6.根据权利要求5所述的激光头保护装置，其特征在于：所述箱体(231)包括用于覆盖所述伸出口的封板(233)，所述封板(233)设置于所述安装块(220)的朝向所述伸出口的一侧。

7.根据权利要求5所述的激光头保护装置，其特征在于：还包括伸缩驱动器(240)，所述伸缩驱动器(240)固定于箱体(231)内，所述伸缩驱动器(240)的伸缩轴与所述安装块(220)连接。

8.根据权利要求5所述的激光头保护装置，其特征在于：所述固定板(232)上设置有用于检测所述安装块(220)位置的接近开关(250)；所述安装块(220)设置有用于触发所述接近开关(250)的定位板(225)，所述定位板(225)设置于所述安装块(220)背向所述伸出口的一侧。

9.一种五轴增减材加工设备，其特征在于，包括：

用于增材加工和减材加工的五轴增减材机，所述五轴增减材机包括激光头(141)和所述三维打印轴(140)，所述激光头(141)设置于所述三维打印轴(140)上；

权利要求1至8任一项所述的激光头保护装置，所述激光头保护装置设置于所述三维打印轴(140)的侧边；

其中，当所述五轴增材机处于减材加工状态时，所述磁铁(211)吸附于所述三维打印轴(140)，以使所述保护盖(210)覆盖所述激光头(141)；当所述五轴增材机处于增材加工状态时，所述保护盖(210)脱离所述激光头(141)并连接于所述安装块(220)上。

10.根据权利要求9所述的五轴增减材加工设备，其特征在于：所述三维打印轴(140)的下平面设置有定位销(142)，所述保护盖(210)的上平面设置有与所述定位销(142)配合的定位孔(214)。

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