CN106346005B - 自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置 - Google Patents

自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置 Download PDF

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Abstract

自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，包括铺粉装置箱体，铺粉装置箱体上部左右两侧分别固定一个摆动气缸，摆动气缸与定量供粉轮相连，铺粉装置箱体前后设有视窗玻璃，铺粉装置箱体上部设有铺粉箱盖板，铺粉箱体内部形成一个储粉仓，铺粉装置箱体内部的两个定量供粉轮水平平行，定量供粉轮安装在芯轴上，定量供粉轮外侧安装定量供粉轮套，定量供粉轮套的上下面均开有粉槽，定量供粉轮套下表面的粉槽分别与其下方的定量供粉挡粉板相对应；刮粉板上部安装在可转动的可调节刮粉板轴上，刮粉板两侧的导向销轴上分别安装有预紧弹簧，本发明在保证铺粉效率与质量的同时，避免供粉缸中易混入3D打印过程中产生的氧化及脱落物等杂质。

Description

自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置。
背景技术
由于激光选区融化(SLM)技术在制备高性能高精度的复杂零件方面具有突出的优势，因此受到越来越多的科技工作者及企业关注，已经成为目前增材制造技术研究领域的热点之一。铺粉作为增材制造技术的重要环节之一，粉末的铺设形式、铺设效果对增材制造成形效率及成型质量有着至关重要的影响。
目前，在激光选区融化金属成形领域中，供粉方式可分为上部供粉和下部供粉。上部供粉由于受其结构限制，较多的采用单次供粉入铺粉装置内以完成单次铺粉工作，即每完成一次或一个回合铺粉后均需要再次供粉，因此工作效率及供粉稳定性较低；下部供粉中采用较多的是单杠供粉和双缸供粉，单杠供粉或双缸供粉主要依靠电机带动供粉缸托板向上运动，从而实现下部供粉功能，具有结构简单、操作便捷的优点。但下部供粉如也存在一些不足之处，如双缸供粉虽然效率较高，但是单次铺粉后剩余的部分粉末被刮入另一侧供粉缸，虽然粉末在另一侧供粉缸中可以重复再次利用，但这也大大的增加了打印过程中产生的氧化及脱落物等杂质混入供粉缸可能性，从而直接影响下一层铺粉质量与打印质量；单杠铺粉虽然可以避免氧化及脱落物等杂质混入供粉缸，但其铺粉效率较低；
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，实现上部自储粉供粉及可调节柔性双向无冗余铺粉功能，可以保证铺粉效率与质量的同时，避免供粉缸中混入3D打印过程中产生的氧化及脱落物等杂质。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，包括铺粉装置箱体1，铺粉装置箱体1上部左右两侧分别固定一个摆动气缸2，每一个摆动气缸2通过传送带3与横穿铺粉装置箱体1的定量供粉轮4相连，定量供粉轮4另一侧通过轴承端盖5与铺粉装置箱体1相连接，铺粉装置箱体1左右两侧分别设置有与直线运动单元连接的安装定位块6，铺粉装置箱体1前后两侧各设置有不同尺寸的视窗玻璃7，铺粉装置箱体1上部设置有可拆卸的带有圆形入粉口的铺粉箱盖板8；
所述的铺粉装置箱体1内部的两个定量供粉轮4呈水平平行放置，定量供粉轮4内侧安装在芯轴11上，定量供粉轮4外侧安装定量供粉轮套10，定量供粉轮套10的上下面均开有粉槽23，两个定量供粉轮套10上方设置有箱体上隔粉板24，两个定量供粉轮套10外侧设置有与铺粉装置箱体1连接的箱体上挡粉板25，箱体上隔粉板24与箱体上挡粉25及铺粉装置箱体1之间形成一个储粉仓31，定量供粉轮套10下侧通过密封垫12与箱体下隔粉板13连接，定量供粉轮套10下表面的粉槽23分别与其下方的第一定量供粉导粉板14和第二定量供粉挡粉板15相对应；
所述的箱体下隔粉板13下方设置有刮粉板支架20，刮粉板支架20上方安装有刮粉板高度调节盖16，刮粉板支架20与刮粉板高度调节盖16之间设置有刮粉板18，刮粉板18上部安装在能够转动的刮粉板轴21上，刮粉板轴21通过刮粉板高度调节螺钉22连接在刮粉板高度调节盖16上；刮粉板支架20上安装有三个贯穿刮粉板18的导向销轴17，刮粉板18左右两侧的导向销轴17上分别安装有预紧弹簧19。
所述的刮粉板支架20通过角形支撑架26定位在铺粉装置箱体1上。
所述的定量供粉轮4上开有定量供粉槽9，定量供粉轮套10上表面粉槽23左右两侧分别设置有密封条28。
所述的摆动气缸2上分别有气缸进气口29和气缸排气口30，气缸进气口29和气缸排气口30通过气管与气泵相连，气泵的控制端与中央控制系统相连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明装置可以实现上部自储粉式供粉及可调节柔性双向无冗余铺粉，可以保证铺粉效率与质量的同时，避免供粉缸中混入3D打印过程中产生的氧化及脱落物等杂质。
本发明装置通过定量供粉轮4上设置有定量供粉槽9，通过设置定量供粉槽9的大小，来控制单次定量供粉数量，同时定量供粉轮4与定量供粉轮套10相结合，并通过定量供粉轮套10上的密封条28实现定量供粉轮4与定量供粉轮套10之间的密封功能。
定量供粉轮套10下方设置有定量供粉导粉板14和定量供粉挡粉板15，使得粉末从定量供粉轮4中落下来后可以平稳的滑落在铺粉装置箱体1下方的工作台上。
刮粉板18上部安装在可绕其转动的刮粉板轴21上，刮粉板轴21通过刮粉板高度调节螺钉22连接在刮粉板高度调节盖16上，从而可以实现刮粉板18的上下高度微调，刮粉板18下方通过安装在刮粉板支架20上的三个导向销轴17及预紧弹簧19实现预紧定位，使得刮粉板18在铺粉遇到微小凸起时可以左右摆动微调，从而实现柔性铺粉。
附图说明
图1为本发明的外形结构示意图。
图2为本发明的内部结构剖面图。
图3为图2的B-B剖视图。
图4为本发明定量供粉轮4的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，包括铺粉装置箱体1，铺粉装置箱体1上部左右两侧分别固定一个摆动气缸2，每一个摆动气缸2通过传送带3与横穿铺粉装置箱体1的定量供粉轮4相连，定量供粉轮4另一侧通过轴承端盖5与铺粉装置箱体1相连接，铺粉装置箱体1左右两侧分别设置有与直线运动单元连接的安装定位块6，铺粉装置箱体1前后两侧各设置有不同尺寸的视窗玻璃7，铺粉装置箱体1上部设置有可拆卸的带有圆形入粉口的铺粉箱盖板8；
如图2和图3所示，所述的铺粉装置箱体1内部的两个定量供粉轮4呈水平平行放置，定量供粉轮4内侧安装在芯轴11上，定量供粉轮4外侧安装定量供粉轮套10，定量供粉轮套10的上下面均开有粉槽23，两个定量供粉轮套10上方设置有箱体上隔粉板24，两个定量供粉轮套10外侧设置有与铺粉装置箱体1连接的箱体上挡粉板25，箱体上隔粉板24与箱体上挡粉板25及铺粉装置箱体1之间形成一个储粉仓31，定量供粉轮套10下侧通过密封垫12与箱体下隔粉板13连接，定量供粉轮套10下表面的粉槽23分别与其下方的第一定量供粉导粉板14和第二定量供粉挡粉板15相对应；
所述的箱体下隔粉板13下方设置有刮粉板支架20，刮粉板支架20上方安装有刮粉板高度调节盖16，刮粉板支架20与刮粉板高度调节盖16之间设置有刮粉板18，刮粉板18上部安装在能够转动的刮粉板轴21上，刮粉板轴21通过三个刮粉板高度调节螺钉22连接在刮粉板高度调节盖16上；刮粉板支架20上安装有三个贯穿刮粉板18的导向销轴17，刮粉板18左右两侧的导向销轴17上分别安装有预紧弹簧19。
所述的刮粉板支架20通过角形支撑架26定位在铺粉装置箱体1上。
如图4所示，所述的定量供粉轮4上开有定量供粉槽9，定量供粉轮套10上表面粉槽23左右两侧分别设置有密封条28。
所述的摆动气缸2上分别有气缸进气口29和气缸排气口30，气缸进气口29和气缸排气口30通过气管与气泵相连，气泵的控制端与中央控制系统相连接。
本发明的工作原理为：
在进行铺粉工作时，先开始铺粉调平步骤：首先将本装置移动至成型缸工作台上，通过调节成型缸工作平台高度，使得刮粉板18工作面与成型缸工作平台基本保持水平接触，旋转安装在刮粉板高度调节盖16的三个刮粉板高度调节螺钉22，使得刮粉板高度调节螺钉22带动刮粉板轴21上下微调，刮粉板轴21带动刮粉板18上下微调，最终实现刮粉板18工作面与成型缸工作平台保持水平接触，从而完成可调节式铺粉调平步骤；
然后安装好箱体上隔粉板24，并通过直线运动单元将激光选区融化双向铺粉装置移动至成形室内一侧，通过铺粉装置箱体1上部铺粉箱盖板8上的圆形入粉口向储粉仓31内添加粉末；
当要开始铺粉工作时，中央控制系统控制气泵通过气管向气缸进气口29充气，使得铺粉装置箱体1上靠近成形室另一侧的一个摆动气缸2转轴旋转180度，摆动气缸2通过传送带3带动对应的定量供粉轮4旋转180度，定量供粉轮4通过定量供粉槽9将定量的粉末通过定量供粉轮套10下表面的粉槽23落入下方的定量供粉导粉板14。
粉末沿着定量供粉导粉板14平稳落入成形室工作平台内，其中箱体上隔粉板24、箱体上挡粉板25、箱体下隔粉板13、密封垫12在此过程中均起到避免铺粉装置箱体1内粉末落入成形室工作平台的作用，定量供粉轮套10上的密封条28避免粉末从定量供粉轮4与定量供粉轮套10之间的缝隙中泄露；随后中央控制系统控制气泵气缸2转轴反转180度，通过传送带3带动定量供粉轮4复位，然后中央控制系统控制直线运动单元通过安装定位块6带动激光选区融化上部定量供粉双向铺粉装置向成形室另一侧运动，从而完成一次铺粉动作；当激光加工动作完成后，通过同样的动作完成另一侧定量供粉轮4的定量供粉及铺粉动作，从而实现双向无冗余铺粉功能。
在3D打印铺粉过程中，若刮粉板18运动过程中遇到零件表面微小凸起时，产生的阻力克服预紧弹簧19的预紧力，使得刮粉板18绕着刮粉板轴21向相反方向微微转动，从而避开零件表面的微小凸起，随后刮粉板18在预紧弹簧19的作用下复位，从而继续工作，避免刮粉板18卡死或破坏零件表面微细结构，从而实现柔性铺粉功能；铺粉装置箱体1内粉末使用完毕后，可在加工加工间隙，通过铺粉装置箱体1上部铺粉箱干板8上的圆形入粉口向铺粉装置箱体1内多次添加粉末，直至加工完成。

Claims (4)

1.自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，包括铺粉装置箱体(1)，其特征在于：铺粉装置箱体(1)上部左右两侧分别固定一个摆动气缸(2)，每一个摆动气缸(2)通过传送带(3)与定量供粉轮(4)相连，定量供粉轮(4)另一侧通过轴承端盖(5)与铺粉装置箱体(1)相连接，铺粉装置箱体(1)左右两侧分别设置有与直线运动单元连接的安装定位块(6)，铺粉装置箱体(1)前后两侧各设置有不同尺寸的视窗玻璃(7)，铺粉装置箱体(1)上部设置有可拆卸的带有圆形入粉口的铺粉箱盖板(8)；
所述的铺粉装置箱体(1)内部的两个定量供粉轮(4)呈水平平行放置，定量供粉轮(4)内侧安装在芯轴(11)上，定量供粉轮(4)外侧安装定量供粉轮套(10)，定量供粉轮套(10)的上下面均开有粉槽(23)，两个定量供粉轮套(10)上方设置有箱体上隔粉板(24)，两个定量供粉轮套(10)外侧设置有与铺粉装置箱体(1)连接的箱体上挡粉板(25)，箱体上隔粉板(24)与箱体上挡粉板(25)及铺粉装置箱体(1)之间形成一个储粉仓(31)，定量供粉轮套(10)下侧通过密封垫(12)与箱体下隔粉板(13)连接，定量供粉轮套(10)下表面的粉槽(23)分别与其下方的第一定量供粉导粉板(14)和第二定量供粉挡粉板(15)相对应；
所述的箱体下隔粉板(13)下方设置有刮粉板支架(20)，刮粉板支架(20)上方安装有刮粉板高度调节盖(16)，刮粉板支架(20)与刮粉板高度调节盖(16)之间设置有刮粉板(18)，刮粉板(18)上部安装在能够转动的刮粉板轴(21)上，刮粉板轴(21)通过刮粉板高度调节螺钉(22)连接在刮粉板高度调节盖(16)上；刮粉板支架(20)上安装有三个贯穿刮粉板(18)的导向销轴(17)，刮粉板(18)左右两侧的导向销轴(17)上分别安装有预紧弹簧(19)。
2.根据权利要求1所述的自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，其特征在于：所述的刮粉板支架(20)通过角形支撑架(26)定位在铺粉装置箱体(1)上。
3.根据权利要求1所述的自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，其特征在于：所述的定量供粉轮(4)上开有定量供粉槽(9)，定量供粉轮套(10)上表面粉槽(23)左右两侧分别设置有密封条(28)。
4.根据权利要求1所述的自储粉式激光选区融化上供粉柔性双向无冗余铺粉装置，其特征在于：所述的摆动气缸(2)上分别有气缸进气口(29)和气缸排气口(30)，气缸进气口(29)和气缸排气口(30)通过气管与气泵相连，气泵的控制端与中央控制系统相连接。
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