本實(shí)用新型屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制造三維物體的設(shè)備及其除煙裝置。

背景技術(shù)：

常見的金屬增材制造方法包括利用能量束（如激光或者電子束）在粉末材料的鋪送層上有選擇性的進(jìn)行掃描，并通過逐層的掃描固化累加而最終獲得金屬三維物體。在此過程中，能量束的掃描位置為待制造的三維物體在該層相對(duì)應(yīng)的橫截面部位，該部位所對(duì)應(yīng)的粉末材料在與能量束作用后實(shí)現(xiàn)固化，隨后在完成的掃描層上繼續(xù)鋪送一層新的粉末，繼續(xù)根據(jù)三維物體在新的粉末層相對(duì)應(yīng)的橫截面部位掃描。

粉末材料與能量束作用的過程中容易產(chǎn)生煙塵，煙塵包括凝結(jié)成團(tuán)的顆粒、未固化的顆粒等等，煙塵不僅污染制造環(huán)境，影響三維制造裝備的光學(xué)系統(tǒng)，而且影響后續(xù)粉末的固化質(zhì)量，造成固化過程中的不均勻，損害三維物體的制造質(zhì)量。

現(xiàn)有技術(shù)中通常會(huì)在三維制造設(shè)備的制造腔體內(nèi)引入氣流，將煙塵吹走，但存在將待固化的材料吹走的現(xiàn)象。另外，對(duì)于具有更大幅面的制造區(qū)域，氣流難以將煙塵吹離加工幅面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種用于制造三維物體的設(shè)備及其除煙裝置，能有效去除粉末材料與能量束作用時(shí)產(chǎn)生的煙塵，而且適合于各種大小加工幅面的制造三維物體的工作平臺(tái)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種制造三維物體的除煙裝置，包括集塵單元，用于收集和過濾制造三維物體過程產(chǎn)生并通過氣流帶入的煙塵；氣體循環(huán)單元，包括載體、設(shè)置在載體上的吹氣口和吸氣口，集塵單元通過管道分別與吹氣口和吸氣口相連，氣流由吸氣口從管道一端進(jìn)入集塵單元過濾后，從管道另一端由吹氣口流出形成氣體循環(huán)；運(yùn)動(dòng)單元，與載體連接，通過運(yùn)動(dòng)單元的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)吹氣口和吸氣口在制造三維物體的加工幅面的移動(dòng)；以及控制單元，用于控制運(yùn)動(dòng)單元的移動(dòng)以及氣體循環(huán)單元的氣流量。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述運(yùn)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)在X方向運(yùn)動(dòng)的X軸電機(jī)、X軸導(dǎo)軌、X軸滑塊、X軸同步帶輪、X軸同步帶，和驅(qū)動(dòng)在Y方向運(yùn)動(dòng)的Y軸電機(jī)、Y軸導(dǎo)軌、Y軸滑塊、Y軸同步帶輪、Y軸同步帶，X軸電機(jī)帶動(dòng)X軸同步帶和X軸同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸滑塊通過與X軸同步帶固定，使得X軸滑塊沿X軸導(dǎo)軌在X軸方向移動(dòng)，Y軸電機(jī)帶動(dòng)Y軸同步帶和Y軸同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸滑塊通過與Y軸同步帶固定，使得Y軸滑塊沿Y軸導(dǎo)軌在Y軸方向移動(dòng)，其中，Y軸導(dǎo)軌、Y軸同步帶輪、Y軸同步帶和Y軸滑塊設(shè)置在X軸滑塊上，通過X軸滑塊在X軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)和Y軸滑塊在Y軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元在加工幅面的平面移動(dòng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述運(yùn)動(dòng)單元還包括驅(qū)動(dòng)在Z方向運(yùn)動(dòng)的Z軸電機(jī)、Z軸導(dǎo)軌、Z軸絲杠、Z軸滑塊和固定塊， 其中固定塊與Y軸滑塊連接，Z軸導(dǎo)軌和Z軸絲杠設(shè)置在固定塊上，Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)Z軸絲杠運(yùn)動(dòng)從而使Z軸滑塊沿Z軸導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元在加工幅面的上下移動(dòng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述吹氣口和吸氣口在載體上相對(duì)應(yīng)的設(shè)置，兩者的距離是可調(diào)節(jié)的。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述吹氣口和吸氣口為倒置的漏斗形狀。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述載體是一種懸臂結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型還提供了一種用于制造三維物體的設(shè)備，包括上述任一項(xiàng)所述的制造三維物體的除煙裝置。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型的用于制造三維物體的除煙裝置，采用氣體循環(huán)的方式進(jìn)行除煙，并能夠跟隨能量束對(duì)粉末材料的掃描移動(dòng)而移動(dòng)，除煙區(qū)的大小可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有更好的除塵效果，而且這種可移動(dòng)式的除塵能覆蓋更大的工作幅面，解決了氣流不易將煙塵從大加工幅面吹離的問題。

附圖說明

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型提供的具有除煙裝置的制造三維物體的設(shè)備示意圖；

圖2為圖1除煙裝置中在XY軸方向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1除煙裝置中在Z軸方向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1-3所示結(jié)構(gòu)在分區(qū)掃描時(shí)的除煙示意圖；

圖5為圖1-3所示結(jié)構(gòu)在大幅面分區(qū)掃描的除煙示意圖。

圖中部件標(biāo)記如下：

1、激光器；2、振鏡；3、控制器；4、空壓機(jī)；5、集塵器；6、鋪粉裝置；7、氣孔；8、運(yùn)動(dòng)單元；9、激光束；10、吹氣口；11、吸氣口；12、加工幅面；13、管道； 8-1、X軸同步帶輪；8-2、Y軸電機(jī)；8-3、Y軸導(dǎo)軌；8-4、X軸同步帶；8-5、X軸電機(jī)；8-6、X軸導(dǎo)軌；8-7、Y軸同步帶；8-8、Y軸滑塊；8-9、X軸滑塊；8-10、Y軸同步帶輪；8-11、固定塊；8-12、Z軸絲杠；8-13、Z軸電機(jī)；8-14、Z軸導(dǎo)軌；8-15、Z軸滑塊；8-16、載體。

具體實(shí)施方式

為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型提供的具有除煙裝置的制造三維物體的設(shè)備示意圖，圖2為圖1除煙裝置中在XY軸方向的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖1除煙裝置中在Z軸方向的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例中示出的是一種選區(qū)激光熔化設(shè)備，其中除煙裝置包括氣體循環(huán)單元、集塵器5、運(yùn)動(dòng)單元8和控制器3，其中集塵器5用于收集和過濾制造三維物體過程產(chǎn)生并通過氣流帶入的煙塵；其中氣體循環(huán)單元包括載體8-16、設(shè)置在載體上的吹氣口10和吸氣口11，集塵器5通過管道13分別與吹氣口10和吸氣口11相連，氣流由吸氣口11從管道13一端進(jìn)入集塵器5過濾后，從管道13另一端由吹氣口10流出形成氣體循環(huán)；其中運(yùn)動(dòng)單元8與載體8-16連接，通過運(yùn)動(dòng)單元8的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)吹氣口10和吸氣口11在制造三維物體的加工幅面12的移動(dòng)；控制器3用于控制運(yùn)動(dòng)單元8的移動(dòng)以及氣體循環(huán)單元的氣流量。

設(shè)備工作時(shí)，鋪粉裝置6將一層粉末材料涂覆鋪送在加工幅面12上，激光器1發(fā)射激光束9通過振鏡2的偏轉(zhuǎn)后，導(dǎo)入加工幅面12對(duì)三維物體在該幅面的橫截面相對(duì)應(yīng)的粉末區(qū)域?qū)嵤呙韫袒?。除煙裝置通過控制器3控制運(yùn)動(dòng)單元8跟隨激光束9的掃描運(yùn)動(dòng)至煙塵區(qū)域后，控制器3控制與吹氣口10通過管道13相連的空壓機(jī)4開啟，產(chǎn)生氣壓將氣流由吹氣口10吹出，將激光束9在加工幅面12掃描粉末時(shí)產(chǎn)生的煙塵吹入吸氣口11內(nèi)，經(jīng)過管道13一端進(jìn)入集塵器5內(nèi)進(jìn)行過濾處理，處理后的潔凈氣體經(jīng)管道13另一端再次由吹氣口10排出，吹向吸氣口11，實(shí)現(xiàn)氣體的循環(huán)使用。為了避免粉末在激光掃描時(shí)被氧化，通常選區(qū)激光熔化設(shè)備內(nèi)引入保護(hù)氣體，通過氣孔7進(jìn)入設(shè)備腔體內(nèi)形成保護(hù)氛圍。

本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)單元8采用以下結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括設(shè)置在加工幅面12兩端的X軸導(dǎo)軌8-6、X軸同步帶8-4、X軸同步帶輪8-1以及X軸電機(jī)8-5，在X方向驅(qū)動(dòng)時(shí)，在控制器3的控制下，X軸電機(jī)8-5帶動(dòng)X軸同步帶8-4和X軸同步帶輪8-1轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸滑塊8-9與X軸同步帶8-4固定，因此X軸滑塊8-9沿著X軸導(dǎo)軌8-6移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)X軸滑塊8-9在X軸方向上的運(yùn)動(dòng)；

同理，在Y方向驅(qū)動(dòng)時(shí)，在控制器3的控制下，Y軸電機(jī)8-2帶動(dòng)Y軸同步帶8-7和Y軸同步帶輪8-10轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸滑塊8-8與Y軸同步帶8-7固定，因此Y軸滑塊8-8沿著Y軸導(dǎo)軌8-3移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Y軸滑塊8-8在Y軸方向上的運(yùn)動(dòng)。其中，Y軸導(dǎo)軌8-3、Y軸同步帶輪8-10、Y軸同步帶8-7和Y軸滑塊8-8設(shè)置在X軸滑塊8-9上，通過X軸滑塊8-9在X軸導(dǎo)軌8-6上的移動(dòng)和Y軸滑塊8-8在Y軸導(dǎo)軌8-3上的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元8在加工幅面12的平面移動(dòng)。

在一種更為優(yōu)選的方案中，還可以設(shè)置運(yùn)動(dòng)單元8在Z方向移動(dòng)，如圖3所示，運(yùn)動(dòng)單元8還可以設(shè)置Z方向的固定塊8-11、Z軸絲杠8-12、Z軸電機(jī)8-13、Z軸導(dǎo)軌8-14和Z軸滑塊8-15，其中固定塊8-11與Y軸滑塊8-8連接，Z軸導(dǎo)軌8-14和Z軸絲桿8-12設(shè)置在固定塊8-11上，Z軸電機(jī)8-13驅(qū)動(dòng)Z軸絲杠8-12運(yùn)動(dòng)從而使Z軸滑塊8-15沿Z軸導(dǎo)軌8-14運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元8在加工幅面的上下移動(dòng)。

值得注意的是，這里的XYZ指的是基于加工幅面的三維空間指向，其中X方向可以設(shè)置為粉末的鋪送方向，Y方向在工作幅面12內(nèi)粉末鋪送方向具有垂直分量的方向，Z方向?yàn)閷?duì)工作幅面12具有垂直分量的方向，圖中示出的XYZ均相互垂直。

吹氣口10和吸氣口11是設(shè)置在載體8-16上的，二者口對(duì)口相對(duì)應(yīng)的放置，并設(shè)計(jì)成可更換不同大小的口徑，形狀優(yōu)選為一種倒置的漏斗。載體與運(yùn)動(dòng)單元8相連接從而實(shí)現(xiàn)在加工幅面12的運(yùn)動(dòng)，載體8-16可以設(shè)置在Y軸滑塊8-8或者Z軸滑塊8-15上。優(yōu)選的，載體8-16可以是一種懸臂結(jié)構(gòu)，且分別設(shè)有吹氣口10和吸氣口11的兩個(gè)懸臂之間的距離是可調(diào)節(jié)的，從而實(shí)現(xiàn)除煙區(qū)域的靈活調(diào)節(jié)。

這里Z軸方向的移動(dòng)不僅可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于加工幅面12的三維方向移動(dòng)，而且能給設(shè)備的實(shí)際工作運(yùn)行帶來方便。在X軸方向鋪粉時(shí)，為避免吹氣口10和吸氣口11與鋪粉裝置6在工作位置的重疊，可以這樣處理：當(dāng)一層粉末全部固化后，在控制器3的操控下，吹氣口10和吸氣口11沿Z軸上升到設(shè)定高度，為鋪粉裝置6讓出足夠鋪粉高度空間，開始新一層的粉末鋪送。

吹氣口10和吸氣口11的移動(dòng)范圍覆蓋整個(gè)粉末加工區(qū)域，工作中可根據(jù)設(shè)備加工幅面的大小和氣體循環(huán)單元的氣壓大小將整個(gè)粉末掃描區(qū)域靈活的劃分成若干小區(qū)域，如圖4、圖5所示，吹氣口10和吸氣口11依次在各個(gè)小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行煙塵排除工作，直至整個(gè)粉層掃描完成。吹氣口10和吸氣口11的間距可根據(jù)劃分的小區(qū)域的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，并選擇大小適合的口徑，以便能夠覆蓋分區(qū)，氣體流通量亦可通過控制器3調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)良好的排煙效果。在某一層粉末材料開始固化前，在控制單元3的操控下，運(yùn)動(dòng)單元8根據(jù)規(guī)劃好的分區(qū)掃描路徑，將吹氣口10和吸氣口11由初始位置沿X軸和Y軸移動(dòng)至相應(yīng)掃描區(qū)域附近，然后沿Z軸下降一定高度，懸停在粉末燒結(jié)平面上空，并實(shí)現(xiàn)該區(qū)域的除煙工作。

以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干修改和修飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。