一種雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置的製作方法

2023-05-25 01:51:01

本實用新型涉及增材製造技術領域，尤其涉及一種雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置。

背景技術：

雷射選區熔化(SLM)成型技術是增材製造技術的一種，該技術基於「離散—堆積」原理，依據數位化三維模型的切片數據，採用雷射束對原材料粉末逐點、逐線、逐層熔化直接製造出功能零件。相比其它金屬增材製造技術，雷射選區熔化技術具有更高的成形精度，可成形複雜精細零件，它以結構功能一體化設計製造、短周期、近終形、無模具、無刀具等技術優勢成為快速製造複雜構件的先進位造手段，是金屬增材製造技術最有發展前景的技術之一。但雷射選區熔化技術的成型效率不高，嚴重限制了雷射選區熔化技術的應用的發展。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置。實現兩組雷射同時加工兩組零件，並且通過將鋪粉區域與成型區域分離錯開90°，實現鋪粉流程與雷射加工流程同步進行，極大地提高了雷射選區熔化技術的成型效率。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置，包括密封成型室17，置於密封成型室17內的粉料缸10、雷射熔化成型裝置、直線鋪粉導軌5、可沿直線鋪粉導軌5往復運動的鋪粉機構9、由驅動機構驅動其旋轉的旋轉式成型平臺；

該旋轉式成型平臺包括一個圓形平面3，圓形平面3內嵌合有四個結構相同、且對稱分布在其周緣的成型缸；這四個成型缸的上邊緣與圓形平面3的上表面在同一水平面；

所述直線鋪粉導軌5位於圓形平面3的正上方，其兩端分別跨過圓形平面3固定在成型基臺22上，進而將直線鋪粉導軌5支撐在以圓形平面3的中心點的正上方；

這四個成型缸分為第一成型缸1、第二成型缸2、第三成型缸6、第四成型缸7；其中第一成型缸1和與其相對的第三成型缸6分為第一組成型缸，第二成型缸2和第四成型缸7分為第二組成型缸；

所述雷射熔化成型裝置20、21分為兩個並獨立工作，分別相向設置在直線鋪粉導軌5的兩側；

圓形平面3上被鋪粉機構9運動軌跡覆蓋的區域為鋪粉區域，位於直線鋪粉導軌5兩側的雷射熔化成型裝置工位下方的區域為成型區域；即兩個成型區域之間的連線與鋪粉區域直線鋪粉導軌5的軸線彼此垂直；

當旋轉式成型平臺轉動90°時，第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，進而在對其中一組成型缸在鋪粉區域進行鋪粉作業時，另一組成型缸在雷射熔化成型裝置的兩個工位下方進行雷射熔化加工作業。

第一組成型缸之間的連線與第二組成型缸之間的連線彼此垂直。

當第一組成型缸位於鋪粉區域時，以它們中心點之間連成的直線方向與直線鋪粉導軌5的長度方向相同；

當第二組成型缸位於成型區域時，以它們中心點之間連成的直線方向與直線鋪粉導軌5的長度方向彼此垂直。

圓形平面3嵌入在成型基臺22內，其表面與成型基臺的表面齊平，並可相對於成型基臺22轉動；所述驅動機構驅動包括設置在圓形平面3下方的轉軸14，轉軸14的軸心與圓形平面3的圓心同軸；在轉軸14的下端安裝有步進電機15；步進電機15轉動時，通過轉軸14帶動圓形平面3轉動，當圓形平面3轉動90°時，實現第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，或者第二組成型缸與第一組成型缸的位置交替。

直線鋪粉導軌5的一端設有導軌步進電機8，用於驅動鋪粉機構9在直線鋪粉導軌5上往復運動；

粉料缸10設置在直線鋪粉導軌5的初始端下方，粉料缸10的上邊緣高度與成型基臺22的上表面齊平；鋪粉機構9在直線鋪粉導軌5上往復運動，將高於粉料缸10上邊緣的粉末平鋪在鋪粉區域。

在直線鋪粉導軌5的的末端下方設置有粉料回收缸4，用於回收鋪粉時多餘的粉末。

第一組成型缸和第二組成型缸的下方均獨立設有成型缸升降機構11、12、18、19；粉料缸10下方設置有粉料缸升降機構13。

轉軸14與圓形平面3之間通過軸承16轉動連接。

本實用新型雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置的運行方法如下：

步驟1：啟動雷射熔化成型裝置20、21，做好粉末添加、成型基板裝載、抽真空和通保護氣準備工作；

步驟2：位於鋪粉區域的一組成型缸，分別下降一個加工層厚的高度，粉料缸10內的粉末在粉料缸升降機構13的驅動下，上升一個鋪粉層所需的高度，導軌步進電機8驅動鋪粉機構9將粉末從粉料缸平鋪到鋪粉區域，以對處於鋪粉區域的一組成型缸進行鋪粉；

步驟3：待處於鋪粉區域的一組成型缸完成鋪粉作業後，由步進電機15驅動轉軸14轉動，並帶動圓形平面3旋轉90°，即，將該組成型缸轉入雷射熔化成型裝置20、21工位下方的成型區域，供其進行雷射熔化加工作業；與此同時，成型區域完成雷射熔化加工作業的一組成型缸旋轉至鋪粉區域，對其進行鋪粉作業，此時，鋪粉區域和成型區域連成的直線與直線鋪粉導軌5的軸線彼此垂直；

以此循環，直至所有工件完成雷射熔化加工作業。

本實用新型相對於現有技術，具有如下的優點及效果：

本實用新型通過控制旋轉成型平臺，實現兩組雷射同時加工兩組零件，並且通過將鋪粉區域與成型區域分離，實現鋪粉流程與雷射加工流程同步進行，極大地提高了雷射選區熔化技術的成型效率。

附圖說明

圖1為本實用新型雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置俯視圖

圖2為圖1中A-A剖視圖。

圖3為圖1中B-B剖視圖。

圖4為圖1中旋轉成型平臺俯視圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖所示1至4。本實用新型公開了一種雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置，包括密封成型室17，置於密封成型室17內的粉料缸10、雷射熔化成型裝置、直線鋪粉導軌5、可沿直線鋪粉導軌5往復運動的鋪粉機構9、由驅動機構驅動其旋轉的旋轉式成型平臺；

該旋轉式成型平臺包括一個圓形平面3，圓形平面3內嵌合有四個結構相同、且對稱分布在其周緣的成型缸；這四個成型缸的上邊緣與圓形平面3的上表面在同一水平面；

所述直線鋪粉導軌5位於圓形平面3的正上方，其兩端分別跨過圓形平面3固定在成型基臺22上，進而將直線鋪粉導軌5支撐在以圓形平面3的中心點的正上方；

這四個成型缸分為第一成型缸1、第二成型缸2、第三成型缸6、第四成型缸7；其中第一成型缸1和與其相對的第三成型缸6分為第一組成型缸，第二成型缸2和第四成型缸7分為第二組成型缸；

所述雷射熔化成型裝置20、21分為兩個並獨立工作，分別相向設置在直線鋪粉導軌5的兩側；

圓形平面3上被鋪粉機構9運動軌跡覆蓋的區域為鋪粉區域，位於直線鋪粉導軌5兩側的雷射熔化成型裝置工位下方的區域為成型區域；即兩個成型區域之間的連線與鋪粉區域直線鋪粉導軌5的軸線彼此垂直；

當旋轉式成型平臺轉動90°時，第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，進而在對其中一組成型缸在鋪粉區域進行鋪粉作業時，另一組成型缸在雷射熔化成型裝置的兩個工位下方進行雷射熔化加工作業。

第一組成型缸之間的連線與第二組成型缸之間的連線彼此垂直。

當第一組成型缸位於鋪粉區域時，以它們中心點之間連成的直線方向與直線鋪粉導軌5的長度方向相同；

當第二組成型缸位於成型區域時，以它們中心點之間連成的直線方向與直線鋪粉導軌5的長度方向彼此垂直。

圓形平面3嵌入在成型基臺22內，其表面與成型基臺的表面齊平，並可相對於成型基臺22轉動；所述驅動機構驅動包括設置在圓形平面3下方的轉軸14，轉軸14的軸心與圓形平面3的圓心同軸；在轉軸14的下端安裝有步進電機15；步進電機15轉動時，通過轉軸14帶動圓形平面3轉動，當圓形平面3轉動90°時，實現第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，或者第二組成型缸與第一組成型缸的位置交替。

直線鋪粉導軌5的一端設有導軌步進電機8，用於驅動鋪粉機構9在直線鋪粉導軌5上往復運動；

粉料缸10設置在直線鋪粉導軌5的初始端下方，粉料缸10的上邊緣高度與成型基臺22的上表面齊平；鋪粉機構9在直線鋪粉導軌5上往復運動，將高於粉料缸10上邊緣的粉末平鋪在鋪粉區域。

在直線鋪粉導軌5的的末端下方設置有粉料回收缸4，用於回收鋪粉時多餘的粉末。

第一組成型缸和第二組成型缸的下方均獨立設有成型缸升降機構11、12、18、19；粉料缸10下方設置有粉料缸升降機構13。

轉軸14與圓形平面3之間通過軸承16轉動連接。

如上所述，本實用新型旋轉式成型平臺上被鋪粉刷運動軌跡覆蓋的區域為鋪粉區域，位於熱源驅動裝置(即雷射熔化成型裝置)下方的區域為成型區域。旋轉式成型平臺上有對稱分布的四個成型缸，當其中兩個成型缸位於成型區域，通過兩組熱源驅動裝置控制雷射熱源熔化特定區域的粉末時，另外兩個成型缸位於鋪粉區域，通過鋪粉裝置進行粉末填充。隨後成型平臺旋轉90°，完成粉末填充的兩個成型缸旋轉至成型區域進行加工，完成加工的兩個成型缸旋轉至鋪粉區域進行粉末填充，以此相互交替，直至工件加工完畢。本實用新型通過控制旋轉成型平臺，實現兩組雷射同時加工兩組零件，並且通過將鋪粉區域與成型區域分離，實現鋪粉流程與雷射加工流程同步進行，極大地提高了雷射選區熔化技術的成型效率。

本實用新型雙雷射四工位轉盤式雷射選區熔化成型裝置的運行方法，可通過如下步驟實現。

步驟1：啟動雷射熔化成型裝置20、21，做好粉末添加、成型基板裝載、抽真空和通保護氣準備工作；

步驟2：位於鋪粉區域的一組成型缸，分別下降一個加工層厚的高度，粉料缸10內的粉末在粉料缸升降機構13的驅動下，上升一個鋪粉層所需的高度，導軌步進電機8驅動鋪粉機構9將粉末從粉料缸平鋪到鋪粉區域，以對處於鋪粉區域的一組成型缸進行鋪粉；

步驟3：待處於鋪粉區域的一組成型缸完成鋪粉作業後，由步進電機15驅動轉軸14轉動，並帶動圓形平面3旋轉90°，即，將該組成型缸轉入雷射熔化成型裝置20、21工位下方的成型區域，供其進行雷射熔化加工作業；與此同時，成型區域完成雷射熔化加工作業的一組成型缸旋轉至鋪粉區域，對其進行鋪粉作業，此時，鋪粉區域和成型區域連成的直線與直線鋪粉導軌5的軸線彼此垂直；

以此循環，直至所有工件完成雷射熔化加工作業。

本實用新型通過控制旋轉成型平臺，實現兩組雷射同時加工兩組零件，並且通過將鋪粉區域與成型區域分離，實現鋪粉流程與雷射加工流程同步進行，極大地提高了雷射選區熔化技術的成型效率。

如上所述，便可較好地實現本實用新型。

本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。