本實(shí)用新型涉及激光選區(qū)熔化成型的研究領(lǐng)域，特別涉及一種無屑激光選區(qū)熔化復(fù)合銑削保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用于金屬零件表面處理的方法多種多樣，其中對金屬零件進(jìn)行銑削加工等是一種常見的金屬零件表面處理方式，其加工效率高，能夠獲得優(yōu)異的表面質(zhì)量，但容易產(chǎn)生較多細(xì)碎的切屑，目前被廣泛應(yīng)用于金屬的加工制造。

激光選區(qū)熔化是在激光選區(qū)燒結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種目前被廣泛應(yīng)用的快速成型方法。激光選區(qū)熔化成型技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中起到了越來越大的作用，因?yàn)槟軌蚣庸こ鰝鹘y(tǒng)加工方法無法成型的復(fù)雜形狀零件，從而開始在制造業(yè)領(lǐng)域深入應(yīng)用，成為了如今機(jī)械制造業(yè)中不可或缺的一部分。在激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)中，零件表面處理一般在零件完全成型之后再單獨(dú)進(jìn)行并且只能對成型件的最外層進(jìn)行加工處理。無法在零件成型時(shí)進(jìn)行加工處理，因而成型件內(nèi)部容易產(chǎn)生裂紋、密度不一、成型表面質(zhì)量差等缺陷。

因此需要研究一種能夠在激光選區(qū)熔化成型零件過程中的零件成形層面處理的方法，能夠避免銑削加工過程容易產(chǎn)生較多細(xì)碎切屑污染激光選區(qū)熔化成形粉床中的粉末的缺點(diǎn)，同時(shí)也可以避免成形零件側(cè)面銑削過程中，零件側(cè)表面堆積的粉末對銑削刀具的擾動(dòng)，使激光選區(qū)熔化成型零件質(zhì)量性能更好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種無屑激光選區(qū)熔化復(fù)合銑削保護(hù)裝置，在激光選區(qū)熔化過程中可對成形層面加工的銑削裝置和將銑削過程中產(chǎn)生的碎屑及時(shí)清除的氣體循環(huán)系統(tǒng)，以此來提高激光選區(qū)熔化成型件的質(zhì)量性能，防止銑削過程產(chǎn)生的碎屑對粉床中的粉末污染，影響工藝的穩(wěn)定，同時(shí)側(cè)表面銑削時(shí)，將側(cè)表面的粉末也能及時(shí)清除，防止側(cè)表面堆積的粉末對刀具的擾動(dòng)影響，并嘗試?yán)枚喾N金屬加工成型的優(yōu)點(diǎn)，將各種金屬加工工序進(jìn)行優(yōu)化整合，開辟新的加工工序流程。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型一種無屑激光選區(qū)熔化復(fù)合銑削保護(hù)裝置，用于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備之中，包括銑削裝置和銑削裝置的氣體循環(huán)系統(tǒng)；所述銑削裝置的氣體循環(huán)系統(tǒng)包括：進(jìn)氣管道、排氣管道、氣體過濾器、氣泵、氣體循環(huán)裝置、保護(hù)氣瓶、氣壓閥、以及成型室；所述銑削裝置位于成型室內(nèi)，包括：套筒、銑刀、進(jìn)氣孔、以及排氣孔，所述套筒與銑刀的頂部以掛鉤式裝夾固定，在銑刀頂部的四個(gè)方向分別各有一個(gè)掛鉤式裝夾與套筒對應(yīng)，所述進(jìn)氣孔、以及排氣孔設(shè)置在套筒上；所述氣體過濾器的入口連接由銑削裝置套筒導(dǎo)出的排氣管道，出口連接氣泵；所述氣泵上接氣體過濾器，下接氣體循環(huán)裝置；所述氣體循環(huán)裝置整合于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備內(nèi)，氣體循環(huán)裝置入口上端為氣泵，出口接保護(hù)氣回路管道。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述銑刀的刀架連接移動(dòng)導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)銑刀在X、Y、 Z三個(gè)方向上的自由移動(dòng)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣體過濾器位于成型室外，并安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備上。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣體過濾器內(nèi)置過濾棉，過濾掉由排氣管道從成型室導(dǎo)出的表面處理過程中產(chǎn)生的細(xì)微切屑。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣泵獨(dú)立安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備外，單獨(dú)放置，對成型室進(jìn)行抽真空處理。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣體循環(huán)裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吸入入口上端保護(hù)氣再從出口排出，以此來維持保護(hù)氣的循環(huán)流動(dòng)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述保護(hù)氣瓶獨(dú)立安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備外，單獨(dú)放置，為成型室激光選區(qū)熔化成型和成型件表面處理時(shí)提供保護(hù)氣，并且為氣體循環(huán)系統(tǒng)提供保護(hù)氣。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述成型室底部為成型缸和粉料缸，粉料缸提供激光選區(qū)熔化成型的原材料金屬粉末，成型件位于成型缸內(nèi)；成型室頂部左端安裝振鏡來傳導(dǎo)激光至成型件表面進(jìn)行加工，鋪粉刷安裝于成型室內(nèi)，其底部與成型缸、粉料缸表面齊平，初始位置位于粉料缸與成型室側(cè)壁之間，計(jì)算機(jī)控制鋪粉刷移動(dòng)將粉料缸的金屬粉末掃入成型缸基板表面，利用激光進(jìn)行成型。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述套筒上開有三對進(jìn)氣孔、排氣孔，所述進(jìn)氣孔、排氣孔分別連接氣體循環(huán)回路的進(jìn)、排氣管道；三對進(jìn)、排氣孔相互隔120°分布，進(jìn)氣孔由一個(gè)圓柱孔和一個(gè)圓弧孔連接組成，圓弧孔底部為矩形，圓弧孔中心線與銑刀中心線成60°夾角，出氣孔為圓錐孔，圓錐孔中心線與銑刀中心線成45°夾角，套筒長度小于裝夾后銑刀的長度。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1.在成型的方法上的創(chuàng)新：以往的激光選區(qū)熔化成型設(shè)備，只能夠?qū)崿F(xiàn)零件的快速成型，但不能在成型過程中對成型件進(jìn)行加工，而整合增添了該銑削裝置之后，豐富了激光選區(qū)熔化成型，使激光選區(qū)熔化成型過程更加豐富和深入。

2.對成型件質(zhì)量的改善：單單由激光選區(qū)熔化成型設(shè)備成型的零件由于成型過程中鋪粉刷、層厚以及金屬粉末純度等的影響，加工出來容易存在一些缺陷，難以商用。將激光選區(qū)熔化成型與金屬表面加工處理進(jìn)行整合，縮短激光選區(qū)熔化成型零件表面處理步驟，并使零件能夠在激光選區(qū)熔化成型過程中進(jìn)行表面處理，能夠有效地提高激光選區(qū)熔化成型件的質(zhì)量和性能，降低其內(nèi)部出現(xiàn)缺陷的概率。

3.開辟激光選區(qū)熔化成型的新領(lǐng)域：通過嘗試?yán)枚喾N金屬加工成型的優(yōu)點(diǎn)，將各種金屬加工工序進(jìn)行優(yōu)化整合，形成新的加工工序，這為激光選區(qū)熔化成型的發(fā)展開辟了新的方向和領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為銑削裝置的氣體循環(huán)系統(tǒng)原理圖；

圖2(a)為銑削裝置結(jié)構(gòu)的左視圖；

圖2(b)為銑削裝置結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖2(c)為銑削裝置結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3為銑削裝置在激光選區(qū)熔化成型設(shè)備中的加工示意圖；

圖4(a)為銑削裝置結(jié)構(gòu)第一視角的三維視圖；

圖4(b)為銑削裝置結(jié)構(gòu)第二視角的三維視圖。

附圖標(biāo)號說明：1.銑削裝置、2.氣體過濾器、3.氣泵、4.氣體循環(huán)裝置、 5.保護(hù)氣瓶、6.氣壓閥、7.成型室、8.進(jìn)氣管道、9.排氣管道、10.套筒、11.成型件、12.銑刀、13.進(jìn)氣孔、14.排氣孔、15.振鏡、16.鋪粉刷、17.成型缸、18.粉料缸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)施例一種無屑激光選區(qū)熔化復(fù)合銑削保護(hù)裝置，用于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備之中，包括銑削裝置和銑削裝置的氣體循環(huán)系統(tǒng)；所述銑削裝置的氣體循環(huán)系統(tǒng)包括：進(jìn)氣管道8、排氣管道9、氣體過濾器2、氣泵3、氣體循環(huán)裝置4、保護(hù)氣瓶5、氣壓閥6、以及成型室7；所述銑削裝置1位于成型室內(nèi)，包括：套筒10、銑刀12、進(jìn)氣孔13、以及排氣孔14。

如圖2(a)-圖2(c)、圖4(a)、圖4(b)所示，所述銑削裝置1位于成型室內(nèi)，銑削裝置由銑刀和套筒組成，銑刀刀架連接移動(dòng)導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)銑刀在X、 Y、Z三方向上的自由移動(dòng)，套筒與銑刀頂部以掛鉤式裝夾固定，在銑刀頂部的四個(gè)方向分別各有一個(gè)掛鉤式裝夾與套筒對應(yīng)，套筒和銑刀均可拆卸以進(jìn)行換刀，銑刀的大小由加工過程中成型部分的水平截面積決定。沒有進(jìn)行成型件表面處理時(shí)，銑削裝置位于成型室粉料缸一側(cè)，記為初始位置；進(jìn)行成型件表面處理時(shí)，銑削裝置由計(jì)算機(jī)控制移動(dòng)到成型件上方對成型件進(jìn)行加工；成型件表面處理結(jié)束后，銑削裝置回到初始位置。

所述氣體過濾器2位于成型室外，安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備上。入口連接由銑削裝置1套筒10導(dǎo)出的排氣管道9，出口連接氣泵3。氣體過濾器內(nèi)置過濾棉，過濾由排氣管道從成型室導(dǎo)出的表面過程中產(chǎn)生的細(xì)微切屑。

所述氣泵3獨(dú)立安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備外，單獨(dú)放置。其上接氣體過濾器2，下接氣體循環(huán)裝置4。氣泵主要功能是對成型室進(jìn)行抽真空，為之后的通保護(hù)氣做好準(zhǔn)備。因?yàn)檠鹾窟^高的成型環(huán)境不利于成型出高質(zhì)量的零件。

所述氣體循環(huán)裝置4整合于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備內(nèi)，入口上端為氣泵3，出口接保護(hù)氣回路管道。氣體循環(huán)裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吸入入口上端保護(hù)氣再從出口排出，以此來維持保護(hù)氣的循環(huán)流動(dòng)，使保護(hù)氣能夠有效地帶走成型室內(nèi)表面處理產(chǎn)生的切屑。當(dāng)氣體循環(huán)裝置4工作時(shí)，氣泵3不工作。

所述保護(hù)氣瓶5獨(dú)立安裝于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備外，單獨(dú)放置。保護(hù)氣瓶主要為成型室激光選區(qū)熔化成型和成型件表面處理時(shí)提供保護(hù)氣，并且為氣體循環(huán)系統(tǒng)提供保護(hù)氣，當(dāng)氣壓閥6顯示氣體管路氣壓不足時(shí)，及時(shí)打開保護(hù)氣瓶閥門供氣。

所述成型室7為激光選區(qū)熔化成型設(shè)備的核心部分，如圖3。所述成型室底部為成型缸17和粉料缸18，粉料缸18提供激光選區(qū)熔化成型的原材料金屬粉末，成型件位于成型缸17內(nèi)；成型室頂部左端安裝振鏡15來傳導(dǎo)激光至成型件表面進(jìn)行加工，鋪粉刷16安裝于成型室內(nèi)，其底部與成型缸17、粉料缸18 表面齊平，初始位置位于粉料缸與成型室側(cè)壁之間，計(jì)算機(jī)控制鋪粉刷16移動(dòng)將粉料缸的金屬粉末掃入成型缸基板表面，利用激光進(jìn)行成型。

所述套筒10與銑刀頂部以掛鉤式裝夾固定，在銑刀頂部的四個(gè)方向分別各有一個(gè)掛鉤式裝夾與套筒對應(yīng)，套筒可拆卸。套筒上開有三對進(jìn)排氣孔，分別連接氣體循環(huán)回路的進(jìn)排氣管道。三對進(jìn)排氣孔相互隔120°分布，進(jìn)氣孔由一個(gè)圓柱孔和一個(gè)圓弧孔連接組成，圓弧孔底部為矩形，有利于進(jìn)氣時(shí)保護(hù)氣帶走細(xì)微切屑，而不是下落到成型件表面從而影響之后的成型。圓弧孔中心線與銑刀中心線成60°夾角，出氣孔為圓錐孔，圓錐孔中心線與銑刀中心線成45°夾角，套筒長度小于裝夾后銑刀的長度。

如圖3所示，在實(shí)際的鈦合金激光選區(qū)熔化成型過程中，利用激光選區(qū)熔化成型和銑削加工來獲得性能、質(zhì)量更優(yōu)的鈦合金成型件。首先進(jìn)行激光選區(qū)熔化成型：開啟激光選區(qū)熔化成型設(shè)備，向成型室7的粉料缸18內(nèi)加入適當(dāng)?shù)拟伜辖鸾饘俜勰?，調(diào)節(jié)成型缸17放置調(diào)節(jié)好基板，向設(shè)備中計(jì)算機(jī)內(nèi)導(dǎo)入成型零件的數(shù)據(jù)，打開激光器，待所有準(zhǔn)備工作完成后，氣泵3開始對成型室7抽真空，抽完真空之后保護(hù)氣瓶閥門打開對成型室充保護(hù)氣，觀察氣壓閥6待管道氣壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后停止供應(yīng)保護(hù)氣，此時(shí)氣體循環(huán)裝置4開始工作維持氣體循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

激光選區(qū)熔化成型設(shè)備開始工作，鋪粉刷16啟動(dòng)向右鋪粉至成型缸17基板表面，然后回位到左端初始位置結(jié)束一次鋪粉過程；激光由激光器產(chǎn)生，經(jīng)振鏡15傳導(dǎo)，照射到粉末表面進(jìn)行激光選區(qū)熔化成型。每層粉末層厚設(shè)定為 0.04mm，鋪粉刷16每鋪粉50次后暫停鋪粉，即成型件每成型2mm，激光選區(qū)熔化成型暫停一次。開始對鈦合金零件已成型的部分進(jìn)行表面處理，成型室7 已經(jīng)充滿保護(hù)氣，且氣體循環(huán)系統(tǒng)維持正常，氣體循環(huán)裝置4正常工作。銑刀 12在計(jì)算機(jī)控制下移動(dòng)到成型缸已成型部分上方準(zhǔn)備對鈦合金零件已成型部分表面加工，套筒長度小于裝夾后銑刀的長度2mm，不影響銑刀工作，銑刀的大小由加工過程中成型部分的表面積決定。

銑刀對鈦合金零件已成型部分表面處理時(shí)，產(chǎn)生的細(xì)微切屑隨保護(hù)氣通過連接在套筒排氣孔上的排氣管道排出，通過氣體過濾器2時(shí)，切屑被過濾掉。保護(hù)氣通過后被氣體循環(huán)裝置吸入并排出到氣體管道，再重新進(jìn)入到成型室，構(gòu)成氣體循環(huán)系統(tǒng)。

銑刀對鈦合金零件已成型部分表面處理結(jié)束后，回復(fù)到初始位置，再繼續(xù)進(jìn)行激光選區(qū)熔化成型。循環(huán)上述成型和加工步驟直至鈦合金零件成型完畢。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。