一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工方法及装置与流程

1.本发明涉及桌面型激光加工设备领域，尤其涉及一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工方法及装置。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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快速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。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工方法及装置，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。
7.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
8.一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工装置，包括固定底座、龙门吊、增材模块、磨削减材模块、复合工作台；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；所述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，所述龙门吊横梁包括第一横梁和第二横梁，所述第二横梁关于第一横梁对称设置且第二横梁的其中一端连接于第一横梁的侧壁上，所述龙门吊立柱设置于第一横梁两端以及第二横梁另一端；所述龙门吊立柱内设有第五驱动机构，所述第五驱动机构用于驱动龙门吊横梁上下移动；所述第一横梁、第二横梁内分别设有第四驱动机构、第三驱动机构，所述第四驱动机构、第三驱动机构分别用于驱动磨削减材模块、增材模块水平移动，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。
9.作为对上述技术方案的进一步改进：
10.龙门吊横梁在靠近龙门吊立柱一侧端部下方设有激光减材模块，所述激光减材模块用于对工件侧面进行减材加工。
11.所述磨削减材模块和增材模块分别与第四驱动机构、第三驱动机构可拆卸连接。
12.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。
13.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。
14.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
°
。
15.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。
16.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。
17.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；
18.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。
19.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。
20.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。
21.所述砂轮摆动轴两端固定在砂轮立柱内侧壁上。
22.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。
23.作为一个总的发明构思，本发明还提供一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工装置的加工方法，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；
24.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：
25.方式a：开启第六驱动机构驱动龙门吊横梁旋转；
26.方式b：开启第三驱动机构驱动增材模块水平移动；
27.方式c：开启第四驱动机构驱动磨削减材模块水平移动；
28.方式d：开启第一驱动机构驱动上工作台水平移动；
29.方式e：开启第二驱动机构驱动下工作台水平移动；
30.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。
31.向上移动增材模块的具体步骤为：开启龙门吊立柱内第五驱动机构驱动龙门吊横梁向上移动。
32.与现有技术相比，本发明的优点在于：
33.1、本发明采用第三驱动机构、第四驱动机构分别驱动增材模块和磨削减材模块水平运动，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，将增材模块和磨削减材模块旋转至工件的任意方位，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，尤其是可加工成型包含复杂曲面的空间薄壁零构件或中心轴线为曲线且直径可变的回转体，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。
34.2、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。
35.3、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。
36.4、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。
37.5、本装置为一次安装增减材同步加工，相比与传统的多工位分步加工方式而言，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。
38.6、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。
39.7、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。
40.8、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
41.图1是本发明装置的结构示意图。
42.图2是本发明实施例1中装置移除外罩后的结构示意图。
43.图3是本发明实施例1中龙门吊及增减材模块的结构示意图。
44.图4是本发明实施例1中龙门吊及增减材模块另一视角的结构示意图。
45.图5是本发明实施例1中龙门吊及增减材模块的主视图(移除部分零件)。
46.图6是本发明实施例1中龙门吊及增减材模块的俯视图(移除部分零件)。
47.图7是本发明实施例1中龙门吊横梁及其驱动机构的主视图(移除部分零件)。
48.图8是本发明实施例1中增材模块及其驱动机构的结构示意图。
49.图9是本发明实施例1中磨削减材模块及其驱动机构的结构示意图。
50.图10是本发明实施例1中磨削减材模块的结构示意图。
51.图11是本发明实施例1中磨削减材模块的结构示意图(移除砂轮立柱)。
52.图12是本发明实施例1中增材模块的结构示意图。
53.图13是本发明实施例1中固定底座及复合工作台的结构示意图。
54.图14是本发明实施例1中固定底座的结构示意图。
55.图15是图14中c-c线剖视图。
56.图16是本发明实施例1中上底座及的第六驱动机构的结构示意图。
57.图17是本发明实施例1中上底座的结构示意图。
58.图18是本发明实施例1中下底座的结构示意图。
59.图19是本发明实施例1中下底座的俯视图。
60.图20是图19中d-d线剖视图。
61.图21是本发明实施例1中复合工作台及其驱动机构的结构示意图。
62.图22是本发明实施例1中复合工作台及其驱动机构的结构示意图(另一视角)。
63.图23是本发明实施例1中复合工作台及其驱动机构的俯视图。
64.图24是本发明实施例1中伸缩杆的结构示意图。
65.图25是本发明实施例1中伸缩杆的外套筒和内套筒的连接示意图。
66.图26是本发明实施例1中下工作台的结构示意图。
67.图27是本发明实施例1中上工作台的结构示意图。
68.图28是本发明实施例1装置能一次性加工的典型零件结构示意图。
69.图29是本发明实施例2的结构示意图(移除外罩)。
70.图30是本发明实施例2中龙门吊及增减材模块的结构示意图。
71.图31是本发明实施例2中龙门吊及增减材模块的结构示意图(另一视角)。
72.图32是本发明实施例2中龙门吊及增减材模块的主视图(移除部分零件)。
73.图33是本发明实施例2装置能一次性加工的典型零件结构示意图。
74.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、第一横梁；412、第二横梁；42、龙门吊立柱；43、连接环；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；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；23、送丝模块；231、送丝大辊筒；232、大辊筒支架；26、定料机构；261、小辊筒；262、小辊筒支架；31、第三驱动机构；311、第三驱动电机；312、第三支撑座；313、第三
滚珠丝杠；32、第四驱动机构；321、第四驱动电机；322、第四支撑座；323、第四滚珠丝杠；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
75.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。
76.实施例1：
77.如图1至27所示，本发明的一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工装置，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；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；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；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位于工作台上方，龙门吊横梁41包括第一横梁411和第二横梁412，第二横梁412关于第一横梁411对称设置且第二横梁412的其中一端连接于第一横梁411的侧壁上，龙门吊立柱42设置于第一横梁411两端以及第二横梁412另一端；第一横梁411、第二横梁412内分别设有第四驱动机构32、第三驱动机构31，第四驱动机构32、第三驱动机构31分别用于驱动磨削减材模块8、增材模块7同步水平移动，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。
78.本发明采用上工作台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31和第四驱动机构32分别驱动增材模块7和磨削减材模块8的水平运动，将增材模块7和磨削减材模块8旋转至工件的任意方位，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，尤其是空间薄壁零构件。
79.磨削减材模块8和增材模块7分别与第四驱动机构32、第三驱动机构31可拆卸连接。
80.如图8所示，第三驱动机构31包括第三驱动电机311、第三支撑座312和第三滚珠丝杠313、第三驱动电机311用于驱动第三滚珠丝杠313旋转，第三支撑座312支撑在第三支撑座312两端。
81.如图9所示，第四驱动机构32包括第四驱动电机321、第四支撑座322和第四滚珠丝杠323、第四驱动电机321用于驱动第四滚珠丝杠323旋转，第四支撑座322支撑在第四支撑座322两端。
82.如图2-7所示，在龙门吊横梁41上方设有送丝模块23，送丝模块23包括送丝大辊筒231和大辊筒支架232，送丝大辊筒231位于第二横梁412上方，大辊筒支架232位于两于第二横梁412之间，送丝大辊筒231一端连接在龙门吊立柱42上，另一端连接在大辊筒支架232上。
83.在第一横梁411和第二横梁412外端部之间连接有连接环43，连接环43用于进一步固定第一横梁411和第二横梁412并将这两个横梁连接为一体。
84.本实施例中，第一横梁411和第二横梁412呈十字交叉环形，首先提供了多工位的可能性，可以调整增材模块7和磨削减材模块8的设置数量(本实施例可设置四工位)，进一步提升加工效率，其次连接环43环形连接在十字交叉型龙门吊横梁41外端部之间，保障旋转刚度，确保龙门吊4的安全性和稳定性。
85.如图12所示，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，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
°
。
86.如图8、12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。
87.如图12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与第三滚珠丝杠313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，套设在第三滚珠丝杠313上，增材滑块74自第三滚珠丝杠313穿过第二横梁412与激光接头73连接。
88.如图12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。
89.如图10和11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与第四滚珠丝杠323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，套设在第四滚珠丝杠323外，减材滑块89自第四滚珠丝杠323穿过第一横梁411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。
90.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。本发明中，先在横梁上调整增材模块7和磨削减材模块8之间的距离，然后通过龙门架的旋转带动其旋转，从而实现同步加工。
91.如图13-27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。
92.如图18-20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。
93.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。
94.如图15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。
95.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。
96.如图26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。
97.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。
98.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。
99.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。
100.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。
101.如图24和25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。
102.如图27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。
103.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。
104.如图5和7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。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。
105.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。
106.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。
107.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)。
108.本发明的一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工装置的加工方法，包括以下步骤：
109.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；
110.改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：
111.方式a：开启第六驱动机构3驱动龙门吊横梁41旋转；
112.方式b：开启第三驱动机构31驱动增材模块7水平移动；
113.方式c：开启第四驱动机构32驱动磨削减材模块8水平移动；
114.方式d：开启第一驱动机构15驱动上工作台5水平移动；
115.方式e：开启第二驱动机构17驱动下工作台6水平移动；
116.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。
117.向上移动增材模块7的具体步骤为：开启龙门吊立柱42内第五驱动机构50驱动龙门吊横梁41向上移动。
118.本发明能一次性加工出的零件有含复杂曲面的空间薄壁零构件或者外形复杂的底座类零构件，也可加工轴心可变或者多轴心的复杂曲面回转体等，典型零件结构示意图
如图28所示，图28(a)是零件的结构示意图，图28(b)是零件的俯视图，图28(c)是零件的剖视图。
119.实施例2
120.图29至32所示，本实施例一种空间薄壁零构件增减材多工位同步加工装置与实施例1大致相同，不同之处在于：
121.本实施例龙门吊横梁41在靠近龙门吊立柱42一侧端部下方设有激光减材模块70，激光减材模块70用于对工件侧面进行减材加工。
122.激光减材模块70在龙门吊横梁41(包括第一横梁411和第二横梁412)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(本发明指的是竖直平面，龙门吊横梁41和龙门吊立柱42所在平面)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。
123.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。
124.典型零件如图33所示，图33(a)是零件的主体结构示意图，图33(b)是零件的主视图，图33(b)是零件的俯视图，图33(d)是零件的侧视图。
125.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。