本發(fā)明涉及金屬3D打印增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬熔滴打印3D零件表面質(zhì)量控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

金屬熔滴噴射打印沉積成形技術(shù)是融合了分層制造技術(shù)和熔滴按需噴射技術(shù)，以“零件模型離散—材料逐層堆積”為成形思想的一種直接制造金屬零件的方法。該成形技術(shù)無(wú)需特殊的模具及昂貴設(shè)備，可直接成形復(fù)雜三維金屬結(jié)構(gòu)，具有成本低、成形效率高、材料來源范圍廣、柔性化、能耗低和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在微型飛行器、微型機(jī)電系統(tǒng)、微型武器系統(tǒng)裝備等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。然而，金屬熔滴打印沉積成形零件的過程是一個(gè)熔滴材料逐點(diǎn)、逐層動(dòng)態(tài)堆積，相鄰沉積搭接熔滴在結(jié)合界面處，依靠后沉積熔滴攜帶的熱量使先前已沉積熔滴的表面發(fā)生局部重熔，實(shí)現(xiàn)彼此間的結(jié)合，進(jìn)而成形出整個(gè)三維零件。由于制造過程中，伴有熔滴的碰撞、鋪展、凝固、局部重熔和不等時(shí)性相變等復(fù)雜過程，使得成形出的零件表面呈現(xiàn)出規(guī)律性的“魚鱗形貌”、凸凹不平，表面粗糙度較大，很難滿足零件的使用技術(shù)要求。目前，基于分層增材制造技術(shù)直接成形的金屬零件，常采用以下幾種方法來提高成形零件的表面精度：（1）在分層制造過程中采用堆積和與銑削復(fù)合加工的方法來保證，如：專利“ZL00131288.X，直接快速制造模具與零件的方法及其裝置”和文獻(xiàn)“張海鷗，熊新紅，王桂蘭，等離子熔積/ 銑削復(fù)合直接制造高溫合金雙螺旋整體葉輪，中國(guó)機(jī)械工程，2007，Vol18，No.14 ：P1723－1725”，提出一種等離子熔積成形與銑削加工復(fù)合無(wú)?？焖僦圃旆椒?，即以等離子束為成形熱源，在分層或分段熔積金屬粉末堆積成形過程中，依次交叉進(jìn)行熔積成形與數(shù)控銑削精加工，以實(shí)現(xiàn)成形表面精度的控制；（2）在分層制造過程中采用堆積和局部軋制復(fù)合加工的方法來保證，如：專利“ZL201010147632.2，零件與模具的熔積成形復(fù)合制造方法及其輔助裝置”提出一種零件與模具的熔積成形復(fù)合制造方法，在進(jìn)行熔積成形步驟的同時(shí)，微型軋輥或微型擠壓裝置隨著熔積區(qū)域同步移動(dòng)，對(duì)熔積區(qū)域作壓縮成形與加工，逐層同步進(jìn)行熔積成形與加工，直至達(dá)到零件尺寸和表面精度的要求；（3）在零件分層制造完成后，采用對(duì)零件表面進(jìn)行二次切削、流體拋光處理的方法，來提高零件的表面精度，以滿足使用要求。但上述方法（1）在每層堆積完成后需要中斷熔積過程，且上一層的銑削會(huì)對(duì)后一層的熔積產(chǎn)生影響，加大了層間缺陷出現(xiàn)的機(jī)率；方法（2）需要在分層制造過程中同時(shí)控制兩套裝置，規(guī)劃兩種路徑，制造過程較復(fù)雜，控制難度增大，且該方法主要只適用于回轉(zhuǎn)體薄壁件的成形；方法（3）只能對(duì)簡(jiǎn)單零件表面進(jìn)行后續(xù)加工處理，且后處理工藝復(fù)雜，二次加工后會(huì)造成零件表面的應(yīng)力釋放，引起零件變形?？傊?，上述方法主要適用于以大功率能量源燒結(jié)金屬粉末成形的工藝過程，而對(duì)于金屬熔滴打印沉積成形零件的過程不太適應(yīng)。鑒于以上公開專利和文獻(xiàn)存在的問題，本發(fā)明提出一種打印成形零件表面質(zhì)量控制處理方法及裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有金屬熔滴沉積零件表面呈規(guī)律性“魚鱗形貌”、凸凹不平，表面粗糙度較大，很難滿足零件使用技術(shù)要求等存在的問題，本發(fā)明提出一種利用激光快速表面熔覆和覆平輥?zhàn)佣ㄏ蚬螇簭?fù)合處理來實(shí)現(xiàn)零件成形表面控制的方法，并且提供利用該方法實(shí)現(xiàn)成形表面控制的裝置。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種金屬熔滴打印3D零件表面質(zhì)量控制裝置，包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、金屬熔滴噴射頭、激光器、掃描振鏡、振鏡電機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、沉積基板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、覆平輥?zhàn)?、輥?zhàn)与姍C(jī)、CCD攝像頭、激光功率調(diào)整器、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、基板溫度控制裝置和流邊刮刀；還包括氣體分流控制器、環(huán)形加熱爐、同軸供氣腔、脈沖發(fā)生器、溫度控制器、功率可調(diào)激光器、偏振電機(jī)、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、流邊刮刀、CCD攝像頭、熱電偶、沉積平臺(tái)、偏振鏡、覆平輥?zhàn)印⑤佔(zhàn)与姍C(jī)；其中，惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶?jī)?nèi)部存儲(chǔ)99.999%高純氬氣，氣體分流控制器與惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶相連，惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶為坩堝和同軸供氣腔提供惰性保護(hù)氣體；坩堝和同軸供氣腔通過各自的輸氣管和氣壓控制閥與氣體分流控制器相連，用于實(shí)現(xiàn)氣體壓力和流量的控制；脈沖發(fā)生器與電磁閥相連，并通過輸出的脈沖信號(hào)，控制電磁閥的開啟/關(guān)閉，使坩堝內(nèi)部產(chǎn)生脈沖氣壓，實(shí)現(xiàn)金屬微滴噴射；同軸供氣腔安裝于坩堝底部下方，并保證坩堝底部噴嘴處于同軸供氣腔的中心位置；環(huán)形加熱爐放置于坩堝外側(cè)，平板加熱爐放置于沉積平臺(tái)的下方，熱電偶分別放置于坩堝和沉積平臺(tái)內(nèi)部，熱電偶將采集到的溫度信號(hào)傳送到溫度控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝和沉積平臺(tái)內(nèi)部溫度的反饋控制；沉積平臺(tái)與方向伺服電機(jī)相連，方向伺服電機(jī)按照層面路徑信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制沉積平臺(tái)與金屬熔滴的噴射相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)沉積層面的成形；功率可調(diào)功率激光器按照設(shè)定產(chǎn)生功率和光斑直徑一定的激光束，激光束傳輸?shù)狡耒R上面，激光束經(jīng)偏振鏡反射后可在未輥壓覆平的層面上面形成激光光斑，偏振鏡與偏振電機(jī)相連，通過偏振電機(jī)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振鏡位置的控制，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)激光光斑按照掃描路徑對(duì)沉積層面進(jìn)行快速表面熔覆；覆平輥?zhàn)影惭b在覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器上，通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器可設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴詈蛪毫?；覆平輥?zhàn)油ㄟ^同步帶與輥?zhàn)与姍C(jī)相連，通過控制輥?zhàn)与姍C(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)覆平輥?zhàn)拥乃俣瓤刂疲涣鬟吂蔚栋惭b在刮刀高度調(diào)整器上，通過刮刀高度調(diào)整器可設(shè)定合適的流邊刮刀高度；CCD攝像頭通過圖像采集卡與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面輥平圖像顯示到顯示屏上，并與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的測(cè)量與反饋。

一種金屬熔滴打印3D零件表面質(zhì)量的控制方法，其特征在于包括下面的步驟：（1）依據(jù)金屬熔滴的材料特性、沉積熔滴的尺寸和沉積層厚，選擇激光功率、光斑尺寸和掃描速度；（2）計(jì)算機(jī)依據(jù)零件的分層數(shù)據(jù)信息，在合適的沉積基板溫度下通過控制金屬熔滴的噴射頻率和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的速度，按照掃描沉積路徑逐點(diǎn)沉積出單個(gè)層面；（3）將沉積出的單個(gè)層面運(yùn)動(dòng)到激光熔覆區(qū)域，打開激光器并設(shè)定激光功率和光斑尺寸，并通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴疃群蛪毫Γ唬?）按照層面數(shù)據(jù)路徑信息，控制振鏡電機(jī)、輥?zhàn)与姍C(jī)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在設(shè)定的光束掃描速度下對(duì)沉積出的單個(gè)層面進(jìn)行快速熔覆；（5）熔覆完成后，控制覆平輥?zhàn)雍瓦\(yùn)動(dòng)平臺(tái)在設(shè)定的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)速度下對(duì)熔覆后的層面進(jìn)行定向輥壓，使表層金屬熔液在未完全凝固的狀態(tài)下發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平；（6）輥壓結(jié)束后，按照層面邊界數(shù)據(jù)信息，控制流邊刮刀對(duì)層面邊界進(jìn)行刮削，去除輥壓飛邊；（7）打開CCD圖像采集系統(tǒng)，對(duì)層面輥平效果進(jìn)行圖像采集，圖像采集卡將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面圖像與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的檢測(cè)反饋； （8）如檢測(cè)結(jié)果顯示輥平效果不行，將對(duì)比偏差數(shù)據(jù)參數(shù)反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，重復(fù)（4）到（7）過程直到輥平效果滿足要求，結(jié)束當(dāng)前層的打印成形過程；（9）計(jì)算機(jī)讀入下一個(gè)層面的數(shù)據(jù)信息，開始下一層的打印沉積，并重復(fù)（2）到（8）過程，直至整個(gè)零件打印完畢，取出零件。

一種金屬熔滴打印成形零件表面質(zhì)量控制裝置，包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、金屬熔滴噴射頭、激光器、掃描振鏡、振鏡電機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、沉積基板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、覆平輥?zhàn)?、輥?zhàn)与姍C(jī)、CCD攝像頭，其特點(diǎn)還包括激光功率調(diào)整器、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、基板溫度控制裝置和流邊刮刀等。本發(fā)明采用激光器作為能量源，通過掃描振鏡實(shí)現(xiàn)激光光束對(duì)成形層面的快速表面熔覆，并通過覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器控制輥?zhàn)痈财缴疃群蛪毫?，在表層金屬熔滴或熔液完全沒有凝固的狀態(tài)下，通過控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和覆平輥?zhàn)拥乃俣龋瑢?duì)快速熔覆的金屬表面進(jìn)行定向刮壓，使其發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平，完成層面表面質(zhì)量的控制，并通過CCD圖像檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)輥平效果的實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明利用激光對(duì)沉積成形出的層面進(jìn)行快速表面熔覆，依據(jù)金屬熔液的流動(dòng)特性，在外力作用下利用覆平輥?zhàn)佣ㄏ蚬螇喝鄹脖砻?，使得表層金屬熔滴或熔液在完全沒有凝固的狀態(tài)下進(jìn)行二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平，可有效降低零件表面 “魚鱗形貌”、凸凹不平，表面粗糙度較大等現(xiàn)象，減少層間缺陷和臺(tái)階效應(yīng)出現(xiàn)的機(jī)率。（2）本發(fā)明采用CCD圖像檢測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)沉積層面輥平效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋，有效避免覆平缺陷的存在，提高生產(chǎn)效率。（3）本發(fā)明可與現(xiàn)有金屬熔滴三維打印成形設(shè)備配套，使用時(shí)不改變?cè)性O(shè)備成形方法原理，而是在逐層沉積成形過程中通過對(duì)每層成形表面進(jìn)行控制，提高整個(gè)零件的成形質(zhì)量，本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有金屬熔滴三維打印成形設(shè)備的一種完善和改進(jìn)。（4）本發(fā)明裝置適用于基于金屬增材分層打印成形原理所使用的3D打印成形設(shè)備，具有一定的通用性。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是未采用本發(fā)明的金屬熔滴打印成形零件表面“魚鱗形貌”現(xiàn)象；

圖2是本發(fā)明金屬熔滴打印成形零件表面質(zhì)量控制裝置結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是本發(fā)明表面質(zhì)量控制裝置局部放大圖；

圖4是本發(fā)明中的覆平輥?zhàn)痈┮暿疽鈭D。

圖中： 1－惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶、2-氣體分流控制器、3-環(huán)形加熱爐、4-金屬熔液、5-同軸供氣腔、6-脈沖發(fā)生器、7-溫度控制器、8-功率可調(diào)激光器、9-X方向偏振電機(jī)、10-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、11-覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、12-刮刀高度調(diào)整器、13-流邊刮刀、14- CCD攝像頭、15-圖像采集卡、16-金屬熔滴、17-X方向伺服電機(jī)、18-沉積層面、19- Y方向伺服電機(jī)、20、31-熱電偶、21-沉積平臺(tái)、22-偏振鏡、23-激光光斑、24- Y方向偏振電機(jī)、25-覆平輥?zhàn)印?6-同步帶、27-已輥壓覆平后的層面、28-輥?zhàn)与姍C(jī)、29-未輥壓覆平的層面、30-坩堝、32-平板加熱爐、33-電磁閥。

具體實(shí)施方式

參考圖2、3和4，本發(fā)明的一種金屬熔滴打印成形零件表面質(zhì)量控制裝置，包括氣體分流控制器2、環(huán)形加熱爐3、同軸供氣腔5、脈沖發(fā)生器6、溫度控制器7、功率可調(diào)激光器8、偏振電機(jī)9、24、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器11、流邊刮刀13、CCD攝像頭14、熱電偶20、31、沉積平臺(tái)21、偏振鏡22、覆平輥?zhàn)?5、輥?zhàn)与姍C(jī)28。其特點(diǎn)在于惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶1內(nèi)部存儲(chǔ)99.999%高純氬氣，氣體分流控制器2與其相連，為坩堝30和同軸供氣腔5提供惰性保護(hù)氣體；坩堝30和同軸供氣腔5通過各自的輸氣管和氣壓控制閥與氣體分流控制器2相連，可實(shí)現(xiàn)氣體壓力和流量的控制；脈沖發(fā)生器6與電磁閥33相連，并通過輸出的脈沖信號(hào)，控制電磁閥33的開啟/關(guān)閉，使坩堝30內(nèi)部產(chǎn)生脈沖氣壓，實(shí)現(xiàn)金屬微滴16噴射；同軸供氣腔5安裝于坩堝30底部下方，并保證坩堝底部噴嘴處于同軸供氣腔5的中心位置；環(huán)形加熱爐3放置于坩堝外側(cè)，平板加熱爐32放置于沉積平臺(tái)21的下方，熱電偶20、31分別放置于坩堝30和沉積平臺(tái)21內(nèi)部，熱電偶20、31將采集到的溫度信號(hào)傳送到溫度控制器7，實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝30和沉積平臺(tái)21內(nèi)部溫度的反饋控制；沉積平臺(tái)21與方向伺服電機(jī)17、19相連，方向伺服電機(jī)17、19按照層面路徑信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制沉積平臺(tái)21與金屬熔滴16的噴射相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)沉積層面18的成形；功率可調(diào)功率激光器8按照設(shè)定產(chǎn)生功率和光斑直徑一定的激光束，激光束傳輸?shù)狡耒R22上面，激光束經(jīng)偏振鏡22反射后可在未輥壓覆平的層面29上面形成激光光斑23，偏振鏡22與偏振電機(jī)9、24相連，通過偏振電機(jī)9、24的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振鏡22位置的控制，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)激光光斑23按照掃描路徑對(duì)沉積層面18進(jìn)行快速表面熔覆；覆平輥?zhàn)?5安裝在覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器11上，通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器可設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴詈蛪毫?；覆平輥?zhàn)?5通過同步帶26與輥?zhàn)与姍C(jī)28相連，通過控制輥?zhàn)与姍C(jī)28的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)覆平輥?zhàn)?5的速度控制；流邊刮刀13安裝在刮刀高度調(diào)整器12上，通過刮刀高度調(diào)整器可設(shè)定合適的流邊刮刀高度；CCD攝像頭14通過圖像采集卡15與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)10相連，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)10將采集到的層面輥平圖像顯示到顯示屏上，并與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的測(cè)量與反饋。

一種金屬熔滴打印3D零件表面質(zhì)量控制裝置，包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、金屬熔滴噴射頭、激光器、掃描振鏡、振鏡電機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、沉積基板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、覆平輥?zhàn)?、輥?zhàn)与姍C(jī)、CCD攝像頭、激光功率調(diào)整器、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、基板溫度控制裝置和流邊刮刀；還包括氣體分流控制器、環(huán)形加熱爐、同軸供氣腔、脈沖發(fā)生器、溫度控制器、功率可調(diào)激光器、偏振電機(jī)、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、流邊刮刀、CCD攝像頭、熱電偶、沉積平臺(tái)、偏振鏡、覆平輥?zhàn)?、輥?zhàn)与姍C(jī)；其中，惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶?jī)?nèi)部存儲(chǔ)99.999%高純氬氣，氣體分流控制器與惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶相連，惰性氣體壓力儲(chǔ)存瓶為坩堝和同軸供氣腔提供惰性保護(hù)氣體；坩堝和同軸供氣腔通過各自的輸氣管和氣壓控制閥與氣體分流控制器相連，用于實(shí)現(xiàn)氣體壓力和流量的控制；脈沖發(fā)生器與電磁閥相連，并通過輸出的脈沖信號(hào)，控制電磁閥的開啟/關(guān)閉，使坩堝內(nèi)部產(chǎn)生脈沖氣壓，實(shí)現(xiàn)金屬微滴噴射；同軸供氣腔安裝于坩堝底部下方，并保證坩堝底部噴嘴處于同軸供氣腔的中心位置；環(huán)形加熱爐放置于坩堝外側(cè)，平板加熱爐放置于沉積平臺(tái)的下方，熱電偶分別放置于坩堝和沉積平臺(tái)內(nèi)部，熱電偶將采集到的溫度信號(hào)傳送到溫度控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝和沉積平臺(tái)內(nèi)部溫度的反饋控制；沉積平臺(tái)與方向伺服電機(jī)相連，方向伺服電機(jī)按照層面路徑信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制沉積平臺(tái)與金屬熔滴的噴射相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)沉積層面的成形；功率可調(diào)功率激光器按照設(shè)定產(chǎn)生功率和光斑直徑一定的激光束，激光束傳輸?shù)狡耒R上面，激光束經(jīng)偏振鏡反射后可在未輥壓覆平的層面上面形成激光光斑，偏振鏡與偏振電機(jī)相連，通過偏振電機(jī)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振鏡位置的控制，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)激光光斑按照掃描路徑對(duì)沉積層面進(jìn)行快速表面熔覆；覆平輥?zhàn)影惭b在覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器上，通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器可設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴詈蛪毫?；覆平輥?zhàn)油ㄟ^同步帶與輥?zhàn)与姍C(jī)相連，通過控制輥?zhàn)与姍C(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)覆平輥?zhàn)拥乃俣瓤刂疲涣鬟吂蔚栋惭b在刮刀高度調(diào)整器上，通過刮刀高度調(diào)整器可設(shè)定合適的流邊刮刀高度；CCD攝像頭通過圖像采集卡與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面輥平圖像顯示到顯示屏上，并與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的測(cè)量與反饋。

一種金屬熔滴打印3D零件表面質(zhì)量的控制方法，其特征在于包括下面的步驟：（1）依據(jù)金屬熔滴的材料特性、沉積熔滴的尺寸和沉積層厚，選擇激光功率、光斑尺寸和掃描速度；（2）計(jì)算機(jī)依據(jù)零件的分層數(shù)據(jù)信息，在合適的沉積基板溫度下通過控制金屬熔滴的噴射頻率和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的速度，按照掃描沉積路徑逐點(diǎn)沉積出單個(gè)層面；（3）將沉積出的單個(gè)層面運(yùn)動(dòng)到激光熔覆區(qū)域，打開激光器并設(shè)定激光功率和光斑尺寸，并通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴疃群蛪毫Γ唬?）按照層面數(shù)據(jù)路徑信息，控制振鏡電機(jī)、輥?zhàn)与姍C(jī)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在設(shè)定的光束掃描速度下對(duì)沉積出的單個(gè)層面進(jìn)行快速熔覆；（5）熔覆完成后，控制覆平輥?zhàn)雍瓦\(yùn)動(dòng)平臺(tái)在設(shè)定的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)速度下對(duì)熔覆后的層面進(jìn)行定向輥壓，使表層金屬熔液在未完全凝固的狀態(tài)下發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平；（6）輥壓結(jié)束后，按照層面邊界數(shù)據(jù)信息，控制流邊刮刀對(duì)層面邊界進(jìn)行刮削，去除輥壓飛邊；（7）打開CCD圖像采集系統(tǒng)，對(duì)層面輥平效果進(jìn)行圖像采集，圖像采集卡將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面圖像與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的檢測(cè)反饋； （8）如檢測(cè)結(jié)果顯示輥平效果不行，將對(duì)比偏差數(shù)據(jù)參數(shù)反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，重復(fù)（4）到（7）過程直到輥平效果滿足要求，結(jié)束當(dāng)前層的打印成形過程；（9）計(jì)算機(jī)讀入下一個(gè)層面的數(shù)據(jù)信息，開始下一層的打印沉積，并重復(fù)（2）到（8）過程，直至整個(gè)零件打印完畢，取出零件。

一種金屬熔滴打印成形零件表面質(zhì)量控制裝置，包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、金屬熔滴噴射頭、激光器、掃描振鏡、振鏡電機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、沉積基板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、覆平輥?zhàn)印⑤佔(zhàn)与姍C(jī)、CCD攝像頭，其特點(diǎn)還包括激光功率調(diào)整器、覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器、基板溫度控制裝置和流邊刮刀等。本發(fā)明采用激光器作為能量源，通過掃描振鏡實(shí)現(xiàn)激光光束對(duì)成形層面的快速表面熔覆，并通過覆平輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器控制輥?zhàn)痈财缴疃群蛪毫?，在表層金屬熔滴或熔液完全沒有凝固的狀態(tài)下，通過控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和覆平輥?zhàn)拥乃俣龋瑢?duì)快速熔覆的金屬表面進(jìn)行定向刮壓，使其發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平，完成層面表面質(zhì)量的控制，并通過CCD圖像檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)輥平效果的實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明利用激光對(duì)沉積成形出的層面進(jìn)行快速表面熔覆，依據(jù)金屬熔液的流動(dòng)特性，在外力作用下利用覆平輥?zhàn)佣ㄏ蚬螇喝鄹脖砻?，使得表層金屬熔滴或熔液在完全沒有凝固的狀態(tài)下進(jìn)行二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平，可有效降低零件表面 “魚鱗形貌”、凸凹不平，表面粗糙度較大等現(xiàn)象，減少層間缺陷和臺(tái)階效應(yīng)出現(xiàn)的機(jī)率。（2）本發(fā)明采用CCD圖像檢測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)沉積層面輥平效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋，有效避免覆平缺陷的存在，提高生產(chǎn)效率。（3）本發(fā)明可與現(xiàn)有金屬熔滴三維打印成形設(shè)備配套，使用時(shí)不改變?cè)性O(shè)備成形方法原理，而是在逐層沉積成形過程中通過對(duì)每層成形表面進(jìn)行控制，提高整個(gè)零件的成形質(zhì)量，本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有金屬熔滴三維打印成形設(shè)備的一種完善和改進(jìn)。（4）本發(fā)明裝置適用于基于金屬增材分層打印成形原理所使用的3D打印成形設(shè)備，具有一定的通用性。

實(shí)施例1. 錫合金熔滴打印成形零件試驗(yàn)

（1）依據(jù)錫合金熔滴的材料特性，所選擇的沉積熔滴的直徑尺寸為：200微米，沉積層厚為150微米，選擇的激光功率為1.5KW，光斑尺寸為250微米，掃描速度為5m/s；

（2）計(jì)算機(jī)依據(jù)零件的分層數(shù)據(jù)信息，設(shè)定合適的沉積基板溫度為：150℃，金屬熔滴的噴射頻率為5Hz，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)速度為1mm/s，按照掃描沉積路徑逐點(diǎn)沉積出單個(gè)層面；

（3）將沉積出的單個(gè)層面運(yùn)動(dòng)到激光熔覆區(qū)域，打開激光器并設(shè)定激光功率為1.5KW和光斑尺寸為250微米，并通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴疃葹?0微米和壓力為0.2MP；

（4）按照層面數(shù)據(jù)路徑信息，控制振鏡電機(jī)、輥?zhàn)与姍C(jī)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在設(shè)定的光束掃描速度5m/s下對(duì)沉積出的單個(gè)層面進(jìn)行快速熔覆；

（5）熔覆完成后，控制覆平輥?zhàn)雍瓦\(yùn)動(dòng)平臺(tái)在設(shè)定的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速2r/s和運(yùn)動(dòng)速度5mm/s下對(duì)熔覆后的層面進(jìn)行定向輥壓，使表層金屬熔液在未完全凝固的狀態(tài)下發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平；

（6）輥壓結(jié)束后，按照層面邊界數(shù)據(jù)信息，設(shè)定流邊刮刀高度為2.5mm，控制流邊刮刀和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)層面邊界進(jìn)行刮削，去除輥壓飛邊；

（7）打開CCD圖像采集系統(tǒng)，對(duì)層面輥平效果進(jìn)行圖像采集，圖像采集卡將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面圖像與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的檢測(cè)反饋；

（8）如檢測(cè)結(jié)果顯示輥平效果不行，將對(duì)比偏差數(shù)據(jù)參數(shù)反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，重復(fù)（4）到（7）過程直到輥平效果滿足要求，結(jié)束當(dāng)前層的打印成形過程（9）計(jì)算機(jī)讀入下一個(gè)層面的數(shù)據(jù)信息，開始下一層的打印沉積，并重復(fù)（2）到（8）過程，直至整個(gè)零件打印完畢，取出零件。

實(shí)施例2. 鋁合金熔滴打印成形零件試驗(yàn)

（1）依據(jù)鋁合金熔滴的材料特性，所選擇的沉積熔滴的直徑尺寸為：300微米，沉積層厚為250微米，選擇的激光功率為3KW，光斑尺寸為350微米，掃描速度為5m/s；

（2）計(jì)算機(jī)依據(jù)零件的分層數(shù)據(jù)信息，設(shè)定合適的沉積基板溫度為：550℃，金屬熔滴的噴射頻率為10Hz，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)速度為3mm/s，按照掃描沉積路徑逐點(diǎn)沉積出單個(gè)層面；

（3）將沉積出的單個(gè)層面運(yùn)動(dòng)到激光熔覆區(qū)域，打開激光器并設(shè)定激光功率為3KW和光斑尺寸為350微米，并通過輥?zhàn)痈叨日{(diào)整器設(shè)定合適的輥?zhàn)痈财缴疃葹?0微米和壓力為0.5MP；

（4）按照層面數(shù)據(jù)路徑信息，控制振鏡電機(jī)、輥?zhàn)与姍C(jī)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在設(shè)定的光束掃描速度5m/s下對(duì)沉積出的單個(gè)層面進(jìn)行快速熔覆；

（5）熔覆完成后，控制覆平輥?zhàn)雍瓦\(yùn)動(dòng)平臺(tái)在設(shè)定的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速2r/s和運(yùn)動(dòng)速度5mm/s下對(duì)熔覆后的層面進(jìn)行定向輥壓，使表層金屬熔液在未完全凝固的狀態(tài)下發(fā)生二次鋪展和填充，進(jìn)而將原有凸凹不平的成形層面輥平；

（6）輥壓結(jié)束后，按照層面邊界數(shù)據(jù)信息，設(shè)定流邊刮刀高度為3mm，控制流邊刮刀和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)層面邊界進(jìn)行刮削，去除輥壓飛邊；

（7）打開CCD圖像采集系統(tǒng)，對(duì)層面輥平效果進(jìn)行圖像采集，圖像采集卡將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將采集到的層面圖像與所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)層面圖像進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)輥平效果的檢測(cè)反饋；

（8）如檢測(cè)結(jié)果顯示輥平效果不行，將對(duì)比偏差數(shù)據(jù)參數(shù)反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，重復(fù)（4）到（7）過程直到輥平效果滿足要求，結(jié)束當(dāng)前層的打印成形過程（9）計(jì)算機(jī)讀入下一個(gè)層面的數(shù)據(jù)信息，開始下一層的打印沉積，并重復(fù)（2）到（8）過程，直至整個(gè)零件打印完畢，取出零件。