一種激光選區(qū)熔化slm設(shè)備鋪粉裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，裝置包括鋪粉主體、輔助導(dǎo)軌直線電機和輔助鋪粉導(dǎo)向軌，輔助導(dǎo)軌直線電機驅(qū)動鋪粉主體在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上滑動。鋪粉主體內(nèi)部分為3段，從上到下分別為圓柱段、圓弧段和圓錐段，圓柱段為載粉區(qū)，圓柱段和圓弧段之間設(shè)有進粉口，圓弧段設(shè)有供粉棍，供粉棍上均勻設(shè)置有多個燕尾槽，供粉棍外圓與圓弧段上部圓弧相切，供粉棍在伺服驅(qū)動電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)；圓錐段設(shè)有刮粉裝置，圓錐段底部為出粉口，刮粉裝置上端與供粉棍外圓相切，下端伸出出粉口，與出粉口兩端均留有間隙。刮粉裝置包括柔性刮粉刷。本實用新型能實現(xiàn)定量供粉，減少粉末浪費，且能雙向鋪粉，縮短SLM成型輔助工藝時間，提高SLM成型效率。
【專利說明】一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及增材制造研究領(lǐng)域，特別涉及一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光選區(qū)熔化SLM集成了激光、精密傳動、新材料、CAD/CAM等技術(shù)，通過30?80微米的精細(xì)激光聚焦光斑，逐線搭接掃描新鋪粉層上選定區(qū)域，形成面輪廓后，層與層堆積成型制造，從而直接獲得幾乎任意形狀、具有完全冶金結(jié)合的金屬功能零件，致密度可達到近乎100%。SLM將復(fù)雜三維幾何體簡化為二維平面制造，制造成本不取決于零件的復(fù)雜性，而是取決于零件的體積和成型方向。
[0003]SLM作為直接制造金屬功能零件的重要方式，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:(I)采用分層制造技術(shù)，成型件不受幾何復(fù)雜度的影響，對任意復(fù)雜金屬零件可直接制造，對于個性化小批量復(fù)雜產(chǎn)品制造方便；(2)使用高功率密度的光纖激光器,光束模式好，激光光斑小，成型精度較高；(3)直接制成終端金屬產(chǎn)品，由于激光能量密度較高，對熔點高難加工金屬材料可直接加工成為終端金屬產(chǎn)品；(4)金屬零件是具有冶金結(jié)合的實體，其相對密度幾乎達到100%，性能超過傳統(tǒng)鑄造件。
[0004]但是現(xiàn)有的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備中鋪粉均為單向鋪粉，需要重新回到鋪粉起始位置，消耗時間較長，同時在鋪粉過程，供粉粉末量少，會導(dǎo)致鋪粉前后不均勻，供粉粉末量多，會要求預(yù)置成型材料需求量增加，且刮粉采用硅膠，極易損耗，對后續(xù)鋪粉產(chǎn)生影響，因此，尋求一種能夠定量送粉、雙向鋪粉、柔性刮粉的鋪粉裝置具有重要的研究價值。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)定量送粉，雙向鋪粉、柔性刮粉，從而節(jié)省粉末供應(yīng)，縮短一半鋪粉時間，且鋪粉過程對工藝失穩(wěn)有良好的修復(fù)作用。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，包括鋪粉主體、輔助導(dǎo)軌直線電機和輔助鋪粉導(dǎo)向軌，在成型缸的兩側(cè)設(shè)置有輔助鋪粉導(dǎo)向軌，鋪粉主體兩端分別通過滑塊設(shè)置在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上，輔助導(dǎo)軌直線電機用于驅(qū)動鋪粉主體在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上滑動；所述鋪粉裝置還包括伺服驅(qū)動電機以及設(shè)置在鋪粉主體內(nèi)部的供粉棍、刮粉裝置，鋪粉主體內(nèi)部分為3段，從上到下分別為圓柱段、圓弧段和圓錐段，圓柱段為載粉區(qū)，圓柱段和圓弧段之間設(shè)有進粉口，圓弧段設(shè)有供粉棍，供粉棍上均勻設(shè)置有若干個燕尾槽，供粉棍外圓與圓弧段上部圓弧相切，供粉棍在伺服驅(qū)動電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)；圓錐段設(shè)有刮粉裝置，圓錐段底部為出粉口，刮粉裝置上端與供粉棍外圓相切，下端伸出出粉口，與出粉口兩端均留有間隙。供粉棍外圓與圓弧段上部圓弧相切從而可以保證燕尾槽供粉棍轉(zhuǎn)動時只帶走與燕尾槽體積相同的定量粉末，可以實現(xiàn)定量送粉，同時供粉棍由伺服驅(qū)動電機驅(qū)動，隨著伺服驅(qū)動電機轉(zhuǎn)向的變化可以實現(xiàn)雙向鋪粉。[0007]優(yōu)選的，所述刮粉裝置包括夾板支撐裝置、剛性夾板和柔性刮粉刷，柔性刮粉刷夾在剛性夾板內(nèi)，剛性夾板固定在夾板支撐裝置端部。通過采用柔性刮粉刷可以實現(xiàn)柔性刮粉，使鋪粉過程中能對工藝失穩(wěn)有良好的修復(fù)作用。
[0008]更進一步的，所述柔性刮粉刷由若干個鋼片組成，每個鋼片厚度在0.03-1_，下部劃刻有鋸齒，在剛性夾板內(nèi)交叉堆疊放置，鋼片露出剛性夾板的高度為剛性夾板到成型基準(zhǔn)平面的高度。
[0009]更進一步的，所述柔性刮粉刷中的鋼片通過螺絲固定在剛性夾板內(nèi)，剛性夾板為T型，插入在夾板支撐裝置內(nèi)。
[0010]優(yōu)選的，所述鋪粉裝置兩端還設(shè)有用于回收多余粉末的溢粉回收掛耳箱。
[0011]優(yōu)選的，所述載粉區(qū)上設(shè)置有用于檢測粉末量的傳感器。
[0012]一種基于上述鋪粉裝置的鋪粉方法，包括步驟:鋪粉主體在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上滑動，伺服驅(qū)動電機驅(qū)動供粉棍開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與鋪粉主體移動方向一致，載粉區(qū)內(nèi)的粉末通過進粉口落入供粉棍上的燕尾槽內(nèi)，燕尾槽中的粉末沿鋪粉主體中的圓弧段旋轉(zhuǎn)后，粉末從刮粉裝置和出粉口的間隙流出，刮粉裝置末端的柔性刮粉刷在前移過程中將粉末進行均勻鋪展。
[0013]優(yōu)選的，供粉量的多少根據(jù)伺服驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、單條燕尾槽的裝載體積、供粉棍上燕尾槽的數(shù)量決定，根據(jù)伺服驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)向決定粉末從柔性刮粉刷的左側(cè)出還是右側(cè)出。保證粉末總是流出在柔性刮粉刷行進方向的前方。
[0014]優(yōu)選的，所述載粉區(qū)上設(shè)置有用于檢測粉末量的傳感器，傳感器與外部控制器連接，載粉區(qū)與外部上粉裝置連接，當(dāng)傳感器檢測到載粉區(qū)內(nèi)粉末量低于一定值時，控制器控制上粉裝置對載粉區(qū)上粉。
[0015]優(yōu)選的，所述供粉棍的轉(zhuǎn)速根據(jù)SLM成型層厚進行設(shè)置。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0017]1、本實用新型通過采用帶有燕尾槽的供粉棍可以實現(xiàn)定量供粉，減少粉末浪費。
[0018]2、本實用新型中的供粉棍由伺服驅(qū)動電機驅(qū)動，通過改變伺服驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)向即可以改變粉末噴出方向，因此具有雙向鋪粉功能，縮短SLM成型輔助工藝時間，提高SLM成型效率。
[0019]3、本實用新型在鋪粉主體前移過程中采用柔性刮粉刷將粉末進行均勻鋪展，使得鋪粉過程對工藝失穩(wěn)有良好的修復(fù)作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型裝置中鋪粉主體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型裝置中柔性刮粉刷中的鋼片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中:1_鋪粉主體；2_成型缸；3_溢粉回收掛耳箱；4_載粉區(qū)；5_輔助鋪粉導(dǎo)向軌；6_輔助導(dǎo)軌直線電機；7_連接螺釘；8_伺服驅(qū)動電機；9_供粉棍；10-伺服驅(qū)動電機傳遞軸；11_剛性夾板；12_夾板支撐裝置；13_柔性刮粉刷；14_進粉口 ；15_出粉口 ；16_燕尾槽；17-鋸齒。【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0025]實施例1
[0026]一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置是一種用于SLM成型過程中鋪設(shè)新一層粉末的裝置，本實施例結(jié)構(gòu)如圖1和2所示，包括鋪粉主體1、輔助導(dǎo)軌直線電機6、輔助鋪粉導(dǎo)向軌5和溢粉回收掛耳箱3，在成型缸2的兩側(cè)設(shè)置有輔助鋪粉導(dǎo)向軌5，在成型缸2的兩端也是鋪粉裝置的兩端分別設(shè)置有用于回收多余粉末的溢粉回收掛耳箱3。鋪粉主體I兩端通過連接螺釘7固定在輔助鋪粉導(dǎo)向軌5上的滑塊上。輔助導(dǎo)軌直線電機6用于驅(qū)動鋪粉主體I在輔助鋪粉導(dǎo)向軌5上滑動。
[0027]如圖2所示，所述鋪粉裝置還包括伺服驅(qū)動電機8以及設(shè)置在鋪粉主體I內(nèi)部的供粉棍9、刮粉裝置，鋪粉主體I內(nèi)部分為3段，從上到下分別為圓柱段、圓弧段和圓錐段，圓柱段為載粉區(qū)4，圓柱段和圓弧段之間設(shè)有進粉口 14，圓弧段設(shè)有供粉棍9，供粉棍9上均勻設(shè)置有若干個燕尾槽16，供粉棍9外圓與圓弧段上部圓弧相切，供粉棍9與伺服驅(qū)動電機8的傳遞軸相連，在伺服驅(qū)動電機8驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)；圓錐段設(shè)有刮粉裝置，圓錐段底部為出粉口15，刮粉裝置上端與供粉棍9外圓相切，下端伸出出粉口，與出粉口兩端均留有間隙。所述刮粉裝置包括夾板支撐裝置12、剛性夾板11和柔性刮粉刷13，柔性刮粉刷13夾在剛性夾板11內(nèi)，剛性夾板11固定在夾板支撐裝置12端部。
[0028]本實施例中的柔性刮粉刷13由若干個鋼片組成，每個鋼片的結(jié)構(gòu)如圖3所示，厚度在0.05-1_，下部劃刻有鋸齒17，在剛性夾板11內(nèi)按照鋸齒交叉堆疊放置，鋼片露出剛性夾板的高度為剛性夾板到成型基準(zhǔn)平面的高度。
[0029]本實施例鋪粉裝置中的鋪粉主體與滑塊是可分離，分離后將該鋪粉主體I移出SLM成型室，可方便柔性刮粉刷的更換。在更換柔性刮粉刷時，將刮粉裝置與鋪粉主體連接的螺絲取下，將T型剛性夾板從夾板支撐裝置中抽出，將T型剛性夾板分開，將下部劃刻鋸齒的2?6片薄層鋼片交叉堆疊置于兩片剛性夾板之間，調(diào)整薄層鋼片露出的高度，高度為剛性夾板到成型基準(zhǔn)平面的高度。將剛性夾板上緊，插入夾板支撐裝置中，將夾板支撐裝置固定在鋪粉主體上，然后將鋪粉主體重新安置到輔助鋪粉導(dǎo)向軌上的滑塊上。
[0030]運行開始，由上粉裝置對鋪粉裝置供粉，粉末儲存在鋪粉裝置載粉區(qū)，載粉區(qū)有檢測粉末量的傳感器，傳感器與外部控制器相連接，當(dāng)載粉區(qū)粉末量低于一定值時，控制器對上粉裝置發(fā)出信號，對載粉區(qū)上粉。在載粉區(qū)粉末量足夠滿足下兩層鋪粉時，鋪粉主體在輔助導(dǎo)軌直線電機帶動下，以一定的速度移動，同時伺服驅(qū)動電機帶動供粉棍開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與鋪粉主體移動方向一致，且供粉棍的轉(zhuǎn)速根據(jù)SLM成型層厚進行設(shè)置，此時供粉棍頂端處的燕尾槽載滿粉末，供粉棍外圓與圓弧段上部圓弧相切，即燕尾槽供粉棍左上側(cè)右上側(cè)與剛性橫梁之間大于燕尾槽寬度的弧形間隙配合，保證燕尾槽載粉不過量，在供粉棍轉(zhuǎn)動時只帶走與燕尾槽體積相同的定量粉末，粉末流出，置與鋪粉裝置柔性刮粉刷的行進方向的前方，柔性刮粉刷前移過程中將粉末均勻鋪展，直到完全覆蓋整個成型區(qū)域。多余的粉末通過兩側(cè)溢粉回收掛耳箱回收，此時I層粉末鋪粉完成。激光器打開，激光光束通過光路系統(tǒng)在成型區(qū)域面按照中央工控機制定圖形掃描。
[0031]掃描完成后，鋪粉裝置開始返向移動。返向移動時，供粉棍在伺服驅(qū)動電機帶動下反轉(zhuǎn)運動，此時定量的粉末經(jīng)過鋪粉裝置的另一側(cè)流出，置于柔性刮粉刷的行進方向前方，由柔性刮粉刷對其進行鋪展。直到完全覆蓋整個成型區(qū)域，鋪粉裝置完成返程第二層鋪粉，激光光束對成型區(qū)域進行掃描。
[0032]如此重復(fù)運行開始步驟完成下兩層的鋪粉以及成型。
[0033]在使用時，供粉量的多少是根據(jù)伺服驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、單條燕尾槽的裝載體積、供粉棍上燕尾槽的數(shù)量來決定。
[0034]該裝置減少了鋪粉過程中鋪粉裝置的冗余步驟，在鋪粉來回方向都進行鋪粉，且中間的柔性刮粉刷保證粉末鋪展的均勻性以及平整性，并且成型工藝發(fā)生波動成型零件出現(xiàn)局部區(qū)域小翹曲時，柔性刮粉刷可順利通過該區(qū)域，且該區(qū)域根據(jù)翹曲情況少鋪粉或者不鋪粉，對失穩(wěn)有良好的修復(fù)作用。
[0035]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(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，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，包括鋪粉主體、輔助導(dǎo)軌直線電機和輔助鋪粉導(dǎo)向軌，在成型缸的兩側(cè)設(shè)置有輔助鋪粉導(dǎo)向軌，鋪粉主體兩端分別通過滑塊設(shè)置在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上，輔助導(dǎo)軌直線電機用于驅(qū)動鋪粉主體在輔助鋪粉導(dǎo)向軌上滑動；其特征在于，所述鋪粉裝置還包括伺服驅(qū)動電機以及設(shè)置在鋪粉主體內(nèi)部的供粉棍、刮粉裝置，鋪粉主體內(nèi)部分為3段，從上到下分別為圓柱段、圓弧段和圓錐段，圓柱段為載粉區(qū)，圓柱段和圓弧段之間設(shè)有進粉口，圓弧段設(shè)有供粉棍，供粉棍上均勻設(shè)置有若干個燕尾槽，供粉棍外圓與圓弧段上部圓弧相切，供粉棍在伺服驅(qū)動電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)；圓錐段設(shè)有刮粉裝置，圓錐段底部為出粉口，刮粉裝置上端與供粉棍外圓相切，下端伸出出粉口，與出粉口兩端均留有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，其特征在于，所述刮粉裝置包括夾板支撐裝置、剛性夾板和柔性刮粉刷，柔性刮粉刷夾在剛性夾板內(nèi)，剛性夾板固定在夾板支撐裝置端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，其特征在于，所述柔性刮粉刷由若干個鋼片組成，每個鋼片厚度在0.03-1_，下部劃刻有鋸齒，在剛性夾板內(nèi)交叉堆疊放置，鋼片露出剛性夾板的高度為剛性夾板到成型基準(zhǔn)平面的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，其特征在于，所述柔性刮粉刷中的鋼片通過螺絲固定在剛性夾板內(nèi)，剛性夾板為T型，插入在夾板支撐裝置內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，其特征在于，所述鋪粉裝置兩端還設(shè)有用于回收多余粉末的溢粉回收掛耳箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備鋪粉裝置，其特征在于，所述載粉區(qū)上設(shè)置有用于檢測粉末量的傳感器。
【文檔編號】B22F3/105GK203635913SQ201320811347
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】楊永強, 宋長輝, 劉洋, 王迪 申請人:華南理工大學(xué)