CN104625062B - 用于选择性激光熔化的往复铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，包括以可往复铺粉方式设置的铺粉机构，铺粉机构包括以可横向往复移动的方式设置的铺粉箱和置于铺粉箱内并横向两侧分别形成铺粉腔的隔板，隔板下端可启闭式连通铺粉腔与铺粉箱下方设置的出粉口，当铺粉箱移动时，隔板可横向摆动以仅使沿铺粉箱前进方向的后侧铺粉腔与出粉口连通；本发明一个来回运动可实现两次铺粉，中间无空行程，从而大大的减少了时间的浪费，提高了工作效率，且可避免铺粉过程中的卡顿现象，适用于大型零件；而且，本发明的铺粉方式采用上供粉方式，结构紧凑，大大减小整体结构空间，且可实现循环供粉，无需一次性加足粉末，有效节约粉末。

Description

用于选择性激光熔化的往复铺粉装置

技术领域

本发明涉及粉末激光烧结增材制造领域，特别涉及一种用于选择性激光熔化的往复铺粉装置。

背景技术

铺粉是选择性激光熔化的重要一环，铺粉效果影响粉末的致密性，进而直接影响零件成型质量。在铺粉过程中，粉末的致密性与粉末的流动、下层粉末所受的压力等因素有关。现有铺粉方式由供粉仓、成型仓、收粉仓、刮刀等组成，是通过供粉仓向上运动将过量粉末顶出，刮刀移动在成型仓中铺展来实现的。通常需要额外的供粉仓向上运动来提供粉末。其缺点是：采用下供粉方式，额外的供粉仓使整体结构空间加大，粉量需一次性加足，不能进行循环供粉；刮刀要完成一次铺粉需要来回运动，产生一次空行程，浪费时间；不适用于大型零件的加工；对于大平台的铺粉，不能保证铺粉进程前后的铺粉均匀性；且结构复杂，控制复杂。

因此，需要对现有的用于选择性激光熔化的铺粉装置进行改进，使其结构紧凑，并改变现有的铺粉方式，使其可实现往复循环铺粉，无空行程，铺粉快速，减少时间的浪费，大大提高工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其结构紧凑，并改变了现有的铺粉方式，可实现往复循环铺粉，无空行程，铺粉快速，减少时间的浪费，大大提高工作效率。

本发明的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，包括以可往复铺粉方式设置的铺粉机构，铺粉机构包括以可横向往复移动的方式设置的铺粉箱和置于铺粉箱内并横向两侧分别形成铺粉腔的隔板，隔板下端可启闭式连通铺粉腔与铺粉箱下方设置的出粉口，当铺粉箱移动时，隔板可横向摆动以仅使沿铺粉箱前进方向的后侧铺粉腔与出粉口连通。

进一步，铺粉机构还包括刮粉组件，刮粉组件为两组并相对设置于出粉口两侧。

进一步，每一刮粉组件均包括内置粉末挡板、外置固定压板和固定设置于前述两者之间的刮刀，内置粉末挡板和外置固定压板均与铺粉箱连接。

进一步，刮刀包括沿横向置于两侧的硬质刀片和置于两侧硬质刀片之间的软质刀片，软质刀片以沿纵向多段拼接方式设置，相邻软质刀片间的拼接处错位设置。

进一步，内置粉末挡板、硬质刀片和软质刀片下端依次超出前者形成阶梯状结构。

进一步，隔板为上小下大的扇形结构，出粉口上口两侧为与隔板下侧弧边相适形的弧边结构。

进一步，铺粉机构还包括用于驱动隔板左右横向摆动的驱动机构，驱动机构包括驱动连杆和动力部分，驱动连杆包括主动杆、中间杆和从动杆，主动杆以可在动力部分驱动下上下移动的方式竖直设置，中间杆两端分别与主动杆上端和从动杆铰接，从动杆中部与隔板中部固定连接。

进一步，往复铺粉装置还包括用于为铺粉机构供粉的送粉机构，送粉机构包括储粉仓和定量送粉仓，定量送粉仓包括仓体、螺旋推进轴和送粉滚轴，仓体内部自上而下依次为储粉区、定量送粉区和下粉区，螺旋推进轴以可绕自身轴线转动的方式设置于储粉区，送粉滚轴以可绕自身轴线转动的方式设置于定量送粉区，定量送粉区为弧段结构，送粉滚轴外圆与定量送粉区上下圆弧相切，送粉滚轴上设置有条形粉槽。

进一步，往复铺粉装置还包括烧结平台和设置在烧结平台沿铺粉箱移动方向至少一侧的粉末回收仓，粉末回收仓的仓口两侧分别设置有一自上向下倾斜延伸设置的斜板，两斜板呈上下设置，其中上斜板延伸指向所述下斜板腹部并保持间隙。

进一步，铺粉箱上还设置有用于调节出粉开度的调节螺钉。

本发明的有益效果：本发明的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，由于设置隔板，隔板将铺粉箱分成两个铺粉腔，两铺粉腔位于隔板两侧，当未铺粉时，隔板下端可将铺粉箱的出粉口封闭，任一铺粉腔均未与出粉口连通，当进行铺粉时，铺粉箱沿铺粉方向往复移动，由于隔板可左右摆动，此时隔板做与铺粉箱的前进方向相同的摆动运动，使得以铺粉箱的前进方向为基准的后侧铺粉腔与出粉口连通，另一铺粉腔与出粉口处于未连通状态，通过上述铺粉方式，使得本发明的铺粉装置可实现往复铺粉，即来回均可实现铺粉，相较于现有的一次铺粉需要一个来回运动，本发明一个来回运动可实现两次铺粉，中间无空行程，从而大大的减少了时间的浪费，提高了工作效率，且可避免铺粉过程中的卡顿现象，适用于大型零件；而且，本发明的铺粉方式采用上供粉方式，结构紧凑，大大减小整体结构空间，且可实现循环供粉，无需一次性加足粉末，有效节约粉末。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的整体结构示意图；

图2为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构结构示意图；

图3为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构结构工作示意图；

图4为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的刮粉组件结构示意图；

图5为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的软质刀片拼接结构示意图；

图6为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构结构示意图；

图7为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构简化图；

图8为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构动力部分接线图；

图9为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的送粉机构结构示意图；

图10为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置中铺粉腔与出粉口开度控制参数曲线示意图。

具体实施方式

图1为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的整体结构示意图；图2为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构结构示意图；图3为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构结构工作示意图；图4为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的刮粉组件结构示意图；图5为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的软质刀片拼接结构示意图；图6为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构结构示意图；图7为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构简化图；图8为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的铺粉机构的驱动机构动力部分接线图；图9为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置的送粉机构结构示意图；图10为本发明用于选择性激光熔化的往复铺粉装置中铺粉腔与出粉口开度控制参数曲线示意图，如图所示：本实施例的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，包括以可往复铺粉方式设置的铺粉机构1，铺粉机构1包括以可横向往复移动的方式设置的铺粉箱101和置于铺粉箱101内并横向两侧分别形成铺粉腔102的隔板103，隔板103下端可启闭式连通铺粉腔102与铺粉箱101下方设置的出粉口104，当铺粉箱101移动时，隔板103可横向摆动以仅使沿铺粉箱101前进方向的后侧铺粉腔102与出粉口104连通；其中，铺粉箱的直线往复移动可通过设置的导轨7和电机驱动实现，隔板103沿铺粉箱101纵向设置，且隔板103以可在竖直平面内摆动的方式设置，另外，铺粉箱101下端设置有出粉口成形板105，出粉口成形板105为相对设置的两个，两出粉口成形板105为L形镜像对称，两出粉口成形板105间间隙形成出粉口104，出粉口104的横向宽度小于铺粉箱101的进粉口；另外，隔板103的左右摆动实现方式可通过控制系统和下述的驱动机构实现，其中控制系统通过事先采集具体参数进行自动控制，可通过单片机进行自动控制，为现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，铺粉机构1还包括刮粉组件2，刮粉组件2为两组并相对设置于出粉口104两侧；刮粉组件2一一对应两侧的铺粉腔102设置，无论是铺粉箱101往哪一方向移动，自相应的铺粉腔102下落下的粉末均有刮粉组件2进行刮粉工作，不仅适应效果好，而且结构紧凑，如图所示，刮粉组件2设置在上述的出粉口成形板105上。

本实施例中，每一刮粉组件2均包括内置粉末挡板201、外置固定压板202和固定设置于前述两者之间的刮刀，内置粉末挡板201和外置固定压板202均与铺粉箱101连接；内置粉末挡板201与外置固定压板202与铺粉箱101上的出粉口成形板105连接，将位于中间的刮刀夹持住，当粉末自对应的铺粉腔102落下时，粉末流动下来后，将堆积于内置粉末挡板201处，内置粉末挡板201在移动刮粉过程中将承担一定反作用力，减轻刮刀的受力负担，从而提高刮刀的使用寿命；另外，此处内是指以出粉口104纵向中心线为准靠近的方向，远离出粉口104纵向中心线的方向则为外。

本实施例中，刮刀包括沿横向置于两侧的硬质刀片203和置于两侧硬质刀片203之间的软质刀片204，软质刀片204以沿纵向多段拼接方式设置，相邻软质刀片204间的拼接处错位设置；其中，硬质刀片203可为钢制材料，软质刀片204为毛刷刮刀片或其他材质较软的刀片，软质刀片204可保证粉末铺展的均匀性，由于其材质较软，可避免铺粉过程中与工件曲翘边角部位发生相撞，即可保证工件8成型质量，还可延长刀片使用寿命；另外，软质刀片204每一片均采用多段式拼接安装，并且相邻拼接处错位设置，可有效避免相邻段拼接处的粉末铺展分割线出现的情况。

本实施例中，内置粉末挡板201、硬质刀片203和软质刀片204下端依次超出前者形成阶梯状结构；内置粉末挡板201和硬质刀片203所组成的阶梯状结构将承担铺粉击鼓前行过程中粉末的反作用力，减轻软质刀片204的受力负担。

本实施例中，隔板103为上小下大的扇形结构，出粉口104上口两侧为与隔板103下侧弧边相适形的弧边结构；通过扇形结构的隔板103形成粉末开关，该结构可轻易的实现往复摆动且不受阻碍。

本实施例中，铺粉机构1还包括用于驱动隔板103左右横向摆动的驱动机构3，驱动机构3包括驱动连杆和动力部分304，驱动连杆包括主动杆301、中间杆302和从动杆303，主动杆301以可在动力部分304驱动下上下移动的方式竖直设置，中间杆302两端分别与主动杆301上端和从动杆303铰接，从动杆303中部与隔板103中部固定连接；其中，动力部分304为三位电磁铁，隔板103的旋转摆动动力来自于该三位电磁铁，该电磁铁可提供中位、右位和左位三个位置控制，分别对应电磁铁的无工作状态、推出状态和吸入状态，如图8所示，给出了电磁铁的三种接线方式，其中图8中A图为两线接法，B图为三线接法，C图为四线接法；主动杆301由动力部分304驱动沿上下移动，并在移动到特定位置时可通过控制系统控制停止，通过该连杆机构可轻易实现对隔板103旋转摆动运动的控制，结构简单，负重少；另外，主动杆301的上下运动当然也可通过现有的其他动力装置实现，如直线电机或液压缸控制，但相较于三位电磁铁的控制方式来说，均不如电磁铁控制精确。

另外，本实施例中，还设置有用于调节出粉开度的调节螺钉9；针对不同的粉末，开度δ的大小可通过开度调节螺钉9进行调节，由于不同粉末的流动不同，需要通过调节其开度δ大小来限制粉末流动速度，如附图6中，调节螺钉通过限制从动杆的极限位置达到限制隔板103旋转的极限位置的目的，通过调节螺钉9的旋合深度即可调节开度δ的大小。

本实施例中，往复铺粉装置还包括用于为铺粉机构1供粉的送粉机构4，送粉机构4包括储粉仓41和定量送粉仓42，定量送粉仓42包括仓体421、螺旋推进轴422和送粉滚轴423，仓体421内部自上而下依次为储粉区424、定量送粉区425和下粉区426，螺旋推进轴422以可绕自身轴线转动的方式设置于储粉区424，送粉滚轴423以可绕自身轴线转动的方式设置于定量送粉区425，定量送粉区425为弧段结构，送粉滚轴423外圆与定量送粉区425上下圆弧相切，送粉滚轴423上设置有条形粉槽427；采用实时定量送粉，定时大约在1-5秒内完成，定量为一次提供两层粉末的量，送粉时，铺粉机构1的隔板103处于中位关闭状态，当送粉阶段完成后可进入铺粉过程，铺第一层粉时，驱动机构3的动力部分304驱动主动杆301向上移动，移动距离为△h，此时△h大于0，隔板103开关逆时针转动，出粉口104开度δ大于0，铺粉箱101一侧铺粉腔102粉末由于重力作用向下流动，同时铺粉机构1水平向左匀速运动，当激光扫描振镜加工完第一层粉末后，铺粉机构1进行回程运动，同时驱动机构3的动力部分3045反向工作，△h小于0，扇形隔板103粉末开关顺时针运动，铺粉箱101另一侧粉末参与铺展过程，与第一次铺粉过程方向相反，至初始位置处完成一次循环。

在本实施例中，铺粉机构1置于送粉机构4下方，释放的粉末通过重力作用盛装于铺粉机构1的两侧铺粉腔102内，送粉机构4的储粉仓41与定量送粉仓42通过电磁控制阀43启闭式连通，定量送粉仓42一般固定不动，铺粉机构1可相对于定量送粉仓42进行沿铺粉方向移动；在定量送粉仓42的仓体421内，设置有用于驱动螺旋推进轴422转动的螺旋推进轴电机428和减速器，还设置有用于驱动送粉滚轴423转动的送粉滚轴电机429和减速器，螺旋推进轴电机428和送粉滚轴电机429可通过传动部件与螺旋推进轴422和送粉滚轴423传动，如皮带副和齿轮副等，属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，往复铺粉装置还包括烧结平台5和设置在烧结平台5沿铺粉箱101移动方向至少一侧的粉末回收仓6，粉末回收仓6的仓口两侧分别设置有一自上向下倾斜延伸设置的斜板，两斜板呈上下设置，其中上斜板601延伸指向所述下斜板602腹部并保持间隙；粉末回收仓结构简单，可避免粉末掉下时扬起现象，同时省去现有技术中具有升降功能的收粉仓传动结构。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：包括以可往复铺粉方式设置的铺粉机构，所述铺粉机构包括以可横向往复移动的方式设置的铺粉箱和置于所述铺粉箱内并横向两侧分别形成铺粉腔的隔板，所述隔板下端可启闭式连通所述铺粉腔与所述铺粉箱下方设置的出粉口，当所述铺粉箱移动时，所述隔板可横向摆动以仅使沿铺粉箱前进方向的后侧铺粉腔与所述出粉口连通；所述铺粉机构还包括用于驱动隔板左右横向摆动的驱动机构，所述驱动机构包括驱动连杆和动力部分，所述驱动连杆包括主动杆、中间杆和从动杆，所述主动杆以可在动力部分驱动下上下移动的方式竖直设置，所述中间杆两端分别与主动杆上端和从动杆铰接，所述从动杆中部与所述隔板中部固定连接。

2.根据权利要求1所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述铺粉机构还包括刮粉组件，所述刮粉组件为两组并相对设置于所述出粉口两侧。

3.根据权利要求2所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：每一所述刮粉组件均包括内置粉末挡板、外置固定压板和固定设置于前述两者之间的刮刀，所述内置粉末挡板和所述外置固定压板均与所述铺粉箱连接。

4.根据权利要求3所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述刮刀包括沿横向置于两侧的硬质刀片和置于两侧硬质刀片之间的软质刀片，所述软质刀片以沿纵向多段拼接方式设置，相邻软质刀片间的拼接处错位设置。

5.根据权利要求4所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述内置粉末挡板、所述硬质刀片和所述软质刀片下端依次超出前者形成阶梯状结构。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述隔板为上小下大的扇形结构，所述出粉口上口两侧为与隔板下侧弧边相适形的弧边结构。

7.根据权利要求6所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述往复铺粉装置还包括用于为铺粉机构供粉的送粉机构，所述送粉机构包括储粉仓和定量送粉仓，所述定量送粉仓包括仓体、螺旋推进轴和送粉滚轴，所述仓体内部自上而下依次为储粉区、定量送粉区和下粉区，所述螺旋推进轴以可绕自身轴线转动的方式设置于所述储粉区，所述送粉滚轴以可绕自身轴线转动的方式设置于所述定量送粉区，所述定量送粉区为弧段结构，所述送粉滚轴外圆与定量送粉区上下圆弧相切，所述送粉滚轴上设置有条形粉槽。

8.根据权利要求7所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述往复铺粉装置还包括烧结平台和设置在所述烧结平台沿铺粉箱移动方向至少一侧的粉末回收仓，所述粉末回收仓的仓口两侧分别设置有一自上向下倾斜延伸设置的斜板，两斜板呈上下设置，其中上斜板延伸指向下斜板腹部并保持间隙。

9.根据权利要求8所述的用于选择性激光熔化的往复铺粉装置，其特征在于：所述铺粉箱上还设置有用于调节出粉开度的调节螺钉。