本發(fā)明主要用于激光選區(qū)熔化成型(SLM)中的金屬粉末鋪平,對現(xiàn)有的普通刮刀進行了結(jié)構(gòu)改造,使其變成一個電容極板,可以與金屬粉末形成電容,并被探測,從而可以對鋪粉過程中進行一定的監(jiān)控。
背景技術(shù):SLM是目前精度較高,速度較快的金屬3D打印技術(shù),其中鋪粉是SLM技術(shù)中的一個關(guān)鍵點,如何保證鋪粉均勻平整,鋪粉系統(tǒng)穩(wěn)定精度高是確保SLM工藝的核心。現(xiàn)有刮刀通常為簡單的機械結(jié)構(gòu),僅解決刮粉問題。但是在一次完整的SLM過程中,會有若干次往復刮粉,難以避免碰上一些問題如:1.刮粉過程中遇到意外成型的小凸起,導致刮刀損壞或者是刮刀運動機構(gòu)過載。2.刮粉過程中,上一次燒結(jié)過程產(chǎn)生了一些形變,或是送粉結(jié)構(gòu)送粉不足,導致一些凹坑沒有被完全填平。3.刮粉過程中,送粉結(jié)構(gòu)失效,沒有粉刮出。4.刮刀磨損,或松動,導致與基準平面不平行,刮出的粉也不平行于基準平面。
技術(shù)實現(xiàn)要素:針對以上內(nèi)容,本發(fā)明提出一種新的鋪粉刮刀結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將普通的刮刀變成電容傳感器,通過電容信號的變化,對鋪粉過程進行監(jiān)控。一種集成電容傳感的SLM鋪粉刮刀,其特征在于:包括刮刀,絕緣體,刮刀固定在絕緣體上;絕緣體安裝在激光快速成型裝置上,刮刀引出同軸電纜,將刮刀與放大器輸入端導通,放大器連接上位機;刮刀與粉末形成兩個電極,構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。進一步,鋪粉刮刀采用硬質(zhì)合金,絕緣體采用陶瓷。應用所述的刮刀的方法,其特征在于:刮刀與粉末之間的電容值會隨著刮刀與粉末的間隙變化,該變化被放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號提供給上位機,上位機通過電壓信號判斷刮板與粉末的位置關(guān)系。所述的方法,具體如下:步驟1:刮刀在鋪粉時刮刀與粉末接觸,判斷電容值是否為0,如果不為0則刮粉異常;步驟2:刮粉完成后,刮刀與粉末之間保持0.1mm-0.5mm的間隙的任意一個值在粉上運動,電容值被轉(zhuǎn)換為電壓值輸出應為固定值;采用該固定值為基準,如輸出偏離該固定值超過20%會被判定為不平整;步驟3:燒結(jié)完成后,刮刀與粉末之間保持0.1mm-0.5mm的間隙的任意一個值在粉上運動,在燒結(jié)完成后的粉上進行運動,電容值被轉(zhuǎn)換為電壓值輸出應為電壓固定值;采用該電壓固定值為基準,如輸出偏離該電壓固定值超過20%會被判定為不平整;如果電容信號為0說明電容的兩極導通,表示刮刀碰到了異物,反饋到上位機,應及時停止運動。值得說明的是步驟2和步驟3中的間隙沒有任何關(guān)系,步驟2和步驟3中電壓固定值也沒有任何關(guān)系,只是為了避免混淆一個前面加上電壓兩個字。步驟2和步驟3中的20%只是一個推薦值,一般平整精度要求高的話,可以設(shè)定為20%,甚至更小。本發(fā)明主要提供的是一種思路,方法里面的參數(shù)隨著要求不同而不同。附圖說明圖1,本發(fā)明系統(tǒng)圖圖2本發(fā)明刮粉示例圖中:1.陶瓷板,2.同軸電纜,3.刮刀,4.放大器,5.信號接口,6.刀刃,7.金屬刮刀,8.金屬粉末具體實施方式在傳統(tǒng)的刮刀3上,裝一片陶瓷板1,陶瓷將刮刀與安裝刮刀的機構(gòu)分開,使兩者不導通。刮刀3和金屬粉末8之間會形成一個電容,金屬粉末8與大地導通,形成基準電位。同軸電纜2與刮刀3聯(lián)通,刮刀3上的電容量被同軸電纜2傳送到信號放大器4中,放大完的信號為0-10v的模擬量,通過信號接口5傳送到上位機。陶瓷板1將金屬刮刀3與其固定結(jié)構(gòu)絕緣開,金屬刮刀固定在陶瓷板1上,陶瓷板與固定結(jié)構(gòu)固定,這樣金屬刮刀不直接接觸固定結(jié)構(gòu)。陶瓷板上開一個小孔,同軸電纜2的信號線穿過小孔與金屬刮刀3連通,另一端連接放大器4,放大后的信號通過信號接口5傳給上位機。鋪粉過程一開始,刮刀從其他送粉機構(gòu)上刮出粉,并開始鋪粉,如果此時送粉機構(gòu)失效,沒有帶出粉末,電容信號大于0,否則應該等于0.鋪粉完成后,金屬刮刀3可重新再從鋪好的粉上走過,刀刃6與粉的間距轉(zhuǎn)換為電容信號輸出。如果鋪粉平整,輸出一個電容值Ct1,該值通常轉(zhuǎn)換為工業(yè)常用的電壓值輸出,輸出范圍為0-10V。該電壓值被記錄作為參考值,當鋪粉不平整,有明顯的凹凸時,電容會大于或者小于Ct1,上位機得到數(shù)據(jù)后應當做出暫停,或者繼續(xù)運動的動作。鋪粉完成后進行燒結(jié)。燒結(jié)完成后,刮刀再次經(jīng)過加工表面,刀刃6與粉保持0.1mm-0.5mm的間距之間的一個值,相應輸出一個電容值Ct2,轉(zhuǎn)換后電壓值取值通常為1-6V。刮刀在運動過程中,上位機以1ms的采樣周期采集該電壓信號,如果某個周期采樣結(jié)果偏離Ct2小于Cto,Cto提供給用戶根據(jù)實際情況設(shè)置,通常取值為Ct2的10%-20%,則說明燒結(jié)過程中出現(xiàn)了凸起,或者是金屬刮刀3松動下墜。如果某個周期采樣結(jié)果偏離Ct2大于Cto,則說明金屬粉末燒結(jié)過程中有塌陷。如果某個周期采樣結(jié)果為0,說明刮刀接觸到了異物(如異常燒結(jié)的凸起)。