CN106493368B - 一种激光选区熔化高效成型装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光选区熔化高效成型装置与方法；包括一个旋转式成型平台；该旋转式成型平台包括一个圆形平面，圆形平面内嵌合有两个结构相同、且对称分布在其周缘的成型缸；这两个成型缸的上边缘与圆形平面的上表面在同一水平线；圆形平面上被铺粉机构运动轨迹覆盖的区域为铺粉区域，位于激光熔化成型工位下方的区域为成型区域；即铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨的轴线相垂直；当旋转式成型平台转动180°时，这两个成型缸的位置在铺粉区域互相交替，进而在对其中一个成型缸进行铺粉作业时，另一个成型缸在激光熔化成型工位下方进行激光熔化加工作业。

Description

一种激光选区熔化高效成型装置与方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化高效成型装置与方法。
背景技术
激光选区熔化(SLM)成型技术是增材制造技术的一种，该技术基于“离散—堆积”原理，依据数字化三维模型的切片数据，采用激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。相比其它金属增材制造技术，激光选区熔化技术具有更高的成形精度，可成形复杂精细零件，它以结构功能一体化设计制造、短周期、近终形、无模具、无刀具等技术优势成为快速制造复杂构件的先进制造手段，是金属增材制造技术最有发展前景的技术之一。但激光选区熔化技术的成型效率不高，严重限制了激光选区熔化技术的应用的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化高效成型装置与方法。实现多个工件同时加工，并且通过将铺粉区域与成型区域分离，实现铺粉过程与激光加工 过程同步进行，极大地提高了激光选区熔化技术的成型效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种激光选区熔化高效成型装置，包括密封成型室9，置于密封成型室9 内的粉料缸8、直线铺粉导轨5、直线铺粉导轨5上的铺粉机构7、旋转式成型平台；
该旋转式成型平台包括一个圆形平面3，圆形平面3内嵌合有两个结构相同、且对称分布在其周缘的成型缸1；这两个成型缸1的上边缘与圆形平面3 的上表面在同一水平面；两个成型缸1的中心点与圆形平面3的中心点处于同一条直线上；
圆形平面3上被铺粉机构7运动轨迹覆盖的区域为铺粉区域，位于激光熔化成型工位下方的区域为成型区域；即铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨5的轴线相垂直；
当旋转式成型平台转动180°时，这两个成型缸1的位置在铺粉区域互相交替，进而在对其中一个成型缸1进行铺粉作业时，另一个成型缸1在激光熔化成型工位下方进行激光熔化加工作业。
旋转式成型平台包括一个驱动其转动的驱动机构；该旋转式成型平台位于直线铺粉导轨5的一侧。
驱动机构包括一个支撑在圆形平面3下方中心位置的转轴13和一个驱动转轴13转动的电机14；
粉料缸8设置在直线铺粉导轨5的一端，在直线铺粉导轨5的另一端设有粉料回收缸4，粉料回收缸4用于回收铺粉过程中剩余的粉末。
铺粉机构7由步进电机6驱动其在直线铺粉导轨5往复运动，用于将粉料缸8内的粉末平铺在铺粉区域。
两个成型缸的底部安装有丝杆升降机构10。
本发明激光选区熔化高效成型装置的运行方法，包括如下步骤：
步骤1：启动激光选区熔化成型装置12，做好粉末添加、成型基板装载、抽真空和通保护气准备工作；
步骤2：位于铺粉区域的成型缸下降一个加工层厚的高度，粉料缸8内的粉末在丝杆升降机构10的驱动下，上升一个铺粉层所需的高度，步进电机6 驱动铺粉机构7将粉末从粉料缸平铺到铺粉区域，以对处于铺粉区域的成型缸进行铺粉；
步骤3：处于铺粉区域的成型缸1铺粉作业完成后，由电机14驱动转轴 13转动，并带动圆形平面3旋转180°，即，将其转入激光熔化成型工位下方的成型区域，供激光选区熔化成型装置12进行激光熔化加工作业；与此同时，成型区域完成激光熔化加工作业的成型缸旋转至铺粉区域，对其进行铺粉作业，此时，铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨5的轴线相垂直；
以此循环，直至完成激光熔化加工作业。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明圆形平面3上被铺粉机构7运动轨迹覆盖的区域为铺粉区域，位于激光熔化成型工位下方的区域为成型区域；即铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨5的轴线相垂直；当旋转式成型平台转动180°时，这两个成型缸1的位置在铺粉区域互相交替，进而在对其中一个成型缸1进行铺粉作业时，另一个成型缸1在激光熔化成型工位下方进行激光熔化加工作业。这种结构，实现了多个多个工件同时作业，并且通过将铺粉区域与成型区域分离，实现铺粉流程与激光加工流程同步进行，极大地提高了激光选区熔化技术的成型效率。
附图说明
图1为本发明激光选区熔化高效成型装置的俯视图。
图2为图1中A-A剖视图。
图3为图1中B-B剖视图。
图4为该旋转式成型平台的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种激光选区熔化高效成型装置，包括密封成型室9，置于密封成型室9内的粉料缸8、直线铺粉导轨5、直线铺粉导轨5上的铺粉机构7、旋转式成型平台；
该旋转式成型平台包括一个圆形平面3，圆形平面3内嵌合有两个结构相同、且对称分布在其周缘的成型缸1；这两个成型缸1的上边缘与圆形平面3 的上表面在同一水平面；两个成型缸1的中心点与圆形平面3的中心点处于同一条直线上；
圆形平面3上被铺粉机构7运动轨迹覆盖的区域为铺粉区域，位于激光熔化成型工位下方的区域为成型区域；即铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨5的轴线相垂直；
当旋转式成型平台转动180°时，这两个成型缸1的位置在铺粉区域或者成型区域互相交替，进而在对其中一个成型缸1进行铺粉作业时，另一个成型缸1在激光熔化成型工位下方进行激光熔化加工作业。成型区域与铺粉区域不重叠，即不在同一工位，因此可在其中一个成型缸铺粉的同时，另一个成型缸可继续进行工件的加工成型。
旋转式成型平台包括一个驱动其转动的驱动机构；该旋转式成型平台位于直线铺粉导轨5的一侧。驱动机构包括一个支撑在圆形平面3下方中心位置的转轴13和一个驱动转轴13转动的电机14；圆形平面3与铺粉区域的平台表面齐平。
粉料缸8设置在直线铺粉导轨5的一端，在直线铺粉导轨5的另一端设有粉料回收缸4，粉料回收缸4用于回收铺粉过程中剩余的粉末。
铺粉机构7由步进电机6驱动其在直线铺粉导轨5往复运动，用于将粉料缸8内的粉末平铺在铺粉区域。
两个成型缸的底部安装有丝杆升降机构10。
本发明激光选区熔化高效成型装置的运行方法，包括如下步骤：
步骤1：启动激光选区熔化成型装置12，做好粉末添加、成型基板装载、抽真空和通保护气准备工作；
步骤2：位于铺粉区域的成型缸下降一个加工层厚的高度，粉料缸8内的粉末在丝杆升降机构10的驱动下，上升一个铺粉层所需的高度，步进电机6 驱动铺粉机构7将粉末从粉料缸平铺到铺粉区域，以对处于铺粉区域的成型缸进行铺粉；
步骤3：处于铺粉区域的成型缸1铺粉作业完成后，由电机14驱动转轴 13转动，并带动圆形平面3旋转180°，即，将其转入激光熔化成型工位下方的成型区域，供激光选区熔化成型装置12进行激光熔化加工作业；与此同时，成型区域完成激光熔化加工作业的成型缸旋转至铺粉区域，对其进行铺粉作业，此时，铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨5的轴线相垂直；
以此循环，直至完成激光熔化加工作业。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光选区熔化高效成型装置，包括密封成型室(9)，置于密封成型室(9)内的粉料缸(8)、直线铺粉导轨(5)及直线铺粉导轨(5)上的铺粉机构(7)；
其特征在于：还包括一个旋转式成型平台；
该旋转式成型平台包括一个圆形平面(3)，圆形平面(3)内嵌合有两个结构相同、且对称分布在其周缘的成型缸(1)；这两个成型缸(1)的上边缘与圆形平面(3)的上表面在同一水平面；两个成型缸(1)的中心点与圆形平面(3)的中心点处于同一条直线上；
圆形平面(3)上被铺粉机构(7)运动轨迹覆盖的区域为铺粉区域，位于激光熔化成型工位下方的区域为成型区域；即铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨(5)的轴线相垂直；
当旋转式成型平台转动180°时，这两个成型缸(1)的位置在铺粉区域互相交替，进而在对其中一个成型缸(1)进行铺粉作业时，另一个成型缸(1)在激光熔化成型工位下方进行激光熔化加工作业。
2.根据权利要求1所述激光选区熔化高效成型装置，其特征在于：旋转式成型平台包括一个驱动其转动的驱动机构；该旋转式成型平台位于直线铺粉导轨(5)的一侧。
3.根据权利要求2所述激光选区熔化高效成型装置，其特征在于：驱动机构包括一个支撑在圆形平面(3)下方中心位置的转轴(13)和一个驱动转轴(13)转动的电机(14)。
4.根据权利要求1、2或3所述激光选区熔化高效成型装置，其特征在于：粉料缸(8)设置在直线铺粉导轨(5)的一端，在直线铺粉导轨(5)的另一端设有粉料回收缸(4)，粉料回收缸(4)用于回收铺粉过程中剩余的粉末。
5.根据权利要求4所述激光选区熔化高效成型装置，其特征在于：铺粉机构(7)由步进电机(6)驱动其在直线铺粉导轨(5)往复运动，用于将粉料缸(8)内的粉末平铺在铺粉区域。
6.根据权利要求4所述激光选区熔化高效成型装置，其特征在于：两个成型缸(1)的底部安装有丝杆升降机构(10)。
7.权利要求1至6中任一项所述激光选区熔化高效成型装置的运行方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：启动激光选区熔化成型装置(12)，做好粉末添加、成型基板装载、抽真空和通保护气准备工作；
步骤2：位于铺粉区域的成型缸下降一个加工层厚的高度，粉料缸(8)内的粉末在丝杆升降机构(10)的驱动下，上升一个铺粉层所需的高度，步进电机(6)驱动铺粉机构(7)将粉末从粉料缸平铺到铺粉区域，以对处于铺粉区域的成型缸进行铺粉；
步骤3：处于铺粉区域的成型缸(1)铺粉作业完成后，由电机(14)驱动转轴(13)转动，并带动圆形平面(3)旋转180°，即，将其转入激光熔化成型工位下方的成型区域，供激光选区熔化成型装置(12)进行激光熔化加工作业；与此同时，成型区域完成激光熔化加工作业的成型缸旋转至铺粉区域，对其进行铺粉作业，此时，铺粉区域和成型区域连成的直线与直线铺粉导轨(5)的轴线相垂直；
以此循环，直至完成激光熔化加工作业。
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