CN108687346B - 激光选区熔化设备成型缸的调节装置及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光选区熔化设备成型缸的调节装置，它包括沿竖直方向由上至下依序设置的竖向向下发射检测光线的光源(1)、检测板(2)、设置在待检测平面上的反射镜(4)，所述检测板(2)上设有竖直设置且位于光源(1)正下方的检测孔(3)，所述检测光线经由检测孔(3)照射在反射镜(4)上且通过反射镜(4)反射至检测板(2)下表面。本发明提供一种调节简单、调节板水平度高的激光选区熔化设备成型缸的调节装置及调节方法。

Description

激光选区熔化设备成型缸的调节装置及调节方法
技术领域
本发明涉及激光选区熔化设备技术领域，具体涉及激光选区熔化设备成型缸的调节装置及调节方法。
背景技术
激光选区熔化成形技术采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，通过层层堆积成型制造，几乎可以直接获得任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件，致密度可达到近乎100％；激光选区熔化成形技术将复杂三维几何体化简为二维平面制造，制造成本不取决于零件自身的复杂性，而主要取决于零件的体积和成型方向。
激光选区熔化成形产品是逐层叠加的，首层成形质量对整个产品的成形极其关键。但成型缸活塞在加工、安装过程中难免存在平面度、垂直度等误差，难以达到设备的设计精度要求。成型基板放置在调节板上，如果调节板不平，会导致成型基板上的首层金属粉末铺的厚薄不均，严重影响首层成形质量；后续铺粉极有可能出现“碰刀”现象，一旦碰刀现象发生，就会对刮刀造成严重损害，铺粉也会高低不匀甚至无法继续铺粉，严重时无法继续打印，最终降低成型件的打印质量。
目前常见的手动调节装置采用四点式，即通过调节四个不同方位的调节螺钉的松紧，从而控制调节板的水平状态。采用这种方法调平难度较大，效率较低，且调平后也通常仅通过水平仪简单测试是否水平，检测精度低，无法检测调节板是否已完全调至水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种调节简单、调节板水平度高的激光选区熔化设备成型缸的调节装置及调节方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种激光选区熔化设备成型缸的调节装置，包括沿竖直方向由上至下依序设置的竖向向下发射检测光线的光源、检测板、设置在待检测平面上的反射镜，所述检测板上设有竖直设置且位于光源正下方的检测孔，所述检测光线经由检测孔照射在反射镜上且通过反射镜反射至检测板下表面。
与现有技术相比，本发明的优点在于：光源竖直向下发射检测光线，检测光线通过检测孔照射在待检测平台上，待检测平台上设置反射镜，检测光线从反射镜反射至检测板的下表面，如果检测光线反射入检测孔内，则待检测平台已经水平，如果检测光线反射在检测板上，则待检测平台还未水平，检测过程简单，待检测平台的倾斜情况可以通过反射光线在检测板的下表面的光点位置直观地显示。
作为本发明的一种改进，所述检测板的数量为两个，包括第一板和第二板，所述检测孔包括设在第一板上的第一孔、设在第二板上的第二孔，所述第一孔和第二孔在竖直方向对齐设置；所述调节装置还包括光轴座，所述光轴座上设有竖向设置的滑轨，所述滑轨上依序设置用于供光源固定的第一滑动座、用于供第一板固定的第二滑动座、用于供第二板固定的第三滑动座，通过所述改进，由于第一孔和第二孔在竖直方向上设置，故检测光线若能穿过第一孔和第二孔照射至待检测平台上，证明光源发射的检测光线已经竖直，且可以通过上下滑动两个板，通过改变两个孔的间距从而排除检测光线微量的倾斜，最终保证检测光线是竖直向下照射在待检测平台上。
作为本发明的还有一种改进，所述第一滑动座包括用于在滑轨上滑动的滑块、固定在滑块上的夹持块、用于固定光源的固定块，所述第一滑动座上还设有用于调整光源位置的调整螺钉，通过所述改进，通过调节调整螺钉以对光源位置进行调整，从而保证光源竖直向下发射检测光线。
作为本发明的还有一种改进，所述待检测平面为成型缸的调节板，所述调节板下方设有底板，所述调节板与底板之间设有调节结构，所述调节结构包括夹设在调节板与底板之间的支撑球和两个竖向调节器，通过所述改进，调节板经过检测光线检测不平，可以通过调节结构对调节板进行调平，且调节结构包括固定的支撑球和两个用于调节竖向位置的调节器，由于三点确定一个平面，且将三个点中的其中一个点设置为无需调节的支撑球，另外两个点通过调节器调节竖向位置，调节步骤相对于常规的四点调平步骤减少了一半，效率高，并且调平精度高。
作为本发明的还有一种改进，所述竖向调节器包括调节螺钉，所述调节板上设有用于与调节螺钉配合的调节螺孔，所述调节螺钉下部与底板相抵，通过所述改进，通过旋动调节螺钉，调节螺钉与调节螺孔配合从而调节调节板与底板的间距，调节方便。
作为本发明的还有一种改进，所述调节结构还包括锁紧螺钉，所述底板上设有供锁紧螺钉的螺纹旋合的锁紧螺孔，所述调节板上设有供锁紧螺钉的头部置入的沉孔，通过所述改进，调节完毕后，通过锁紧螺钉将调节板与底板的相对位置固定。
作为本发明的还有一种改进，所述第二板下表面设有调节线，所述支撑球的球心、两个调节器的轴心连线构成等腰直角三角形，所述支撑球位于顶角，所述调节线在调节板上的投影垂直于等腰直角三角形的其中一条直角边设置，通过所述改进，调节时，先旋动两个调节螺钉中与支撑球的连线垂直于调节线的调节螺钉，将从反射镜反射的光点调整至调节线上；再旋动两个调节螺钉中的另一个调节螺钉，将从反射镜反射的光点调整至第二孔内；然后向上移动第三滑动座，调整第二板远离调节板，对第二板上的光点进行观察，如果光点从第二孔中移出，继续调节两个调节螺钉，直至光点回到第二孔内，最终在移动第三滑动座之后光点仍在第二孔内，调节板已水平，调平完毕。
一种调节装置的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将光轴座置于成型缸的台面上，开启光源，光源的检测光线通过第一孔、第二孔竖直照射在调节板上；
b、在检测光线射在调节板上的位置放置反射镜，观察检测光线通过反射镜反射至第二板下表面的位置，
如果第二板下表面无光点，即反射镜反射的检测光线射回第二孔内，调节板已调平，调平完毕，将锁紧螺钉锁紧；
如果第二板下表面出现光点，继续步骤c；
c、旋动两个调节螺钉的其中一个，调整光点至调节线，再旋动两个调节螺钉的另一个，调整光点至第二孔，调平完毕，将锁紧螺钉锁紧。
与现有技术相比，本方法的优点在于：两块板的两个孔均为竖向开设且开设位置一致，安装在第二滑动座和第三滑动座上时，两块板的两个孔竖直方向对齐设置，当检测光源的检测光线可以通过两个孔照射到调节板上，则证明检测光线为竖直向下照射，由于反射镜放置在调节板上，如果调节板水平度不好，则检测光线通过反射镜反射至第二板的下表面产生光点，然后通过旋动调节螺钉对调节板的位置进行调节，即将光点的位置调节至第二孔内，如果调节板已经水平，则检测光线通过反射镜反射至第二板第二孔内，
作为本发明的还有一种改进，所述步骤a具体包括，
a1、调整第一滑动座上的调整螺钉，将光源的检测光线调整至穿过第一孔设置，并继续调节直至检测光线穿过第二孔且在调节板上出现光点；
a2、滑动第二滑动座与第三滑动座，移动第一板与第二板的竖向位置，观察光点是否在调节板上，如果光点消失，继续微调第一滑动座上的调整螺钉，直至第二滑动座与第三滑动座的竖向移动不影响光点出现在调节板上；
a3、光源位置调整完毕；
通过所述改进，可以通过滑动第二滑动座与第三滑动座，改变两个孔的间距，从而进一步确认光源是否竖直向下发射。
作为本发明的还有一种改进，所述步骤c具体包括，
c1、先旋动两个调节螺钉中与支撑球的连线垂直于调节线的调节螺钉，将从反射镜反射的光点调整至调节线上；
c2、再旋动两个调节螺钉中的另一个调节螺钉，将从反射镜反射的光点调整至第二孔内；
c3、向上移动第三滑动座，调整第二板远离调节板，对第二板上的光点进行观察，
如果光点从第二孔中移出，继续按照c1和c2步骤调节两个调节螺钉，直至光点回到第二孔内，
如果光点仍在第二孔内，调节板已水平，调平完毕；
通过所述改进，可以通过滑动第三滑动座，增大调节板与第二板的间距，从而增大检测光线反射距离，从而提高调节精度。
附图说明
图1为本发明整体结构立体示意图。
图2为本发明调节板主视示意图。
图3为图2A-A剖面结构示意图。
图4为图2B-B剖面结构示意图。
图中所示：1-光源，2-检测板，2.1-第一板，2.2-第二板，2.2.1-调节线，3-检测孔，3.1-第一孔，3.2-第二孔，4-反射镜，5-光轴座，5.1-滑轨，5.2-第一滑动座，5.2.1-滑块，5.2.2-夹持块，5.2.3-固定块，5.2.4-调整螺钉，5.2.4.1-第一调整螺钉，5.2.4.2-第二调整螺钉，5.2.4.3-第三调整螺钉，5.3-第二滑动座，5.4-第三滑动座，6-调节板，7-底板，8-调节结构，8.1-支撑球，8.2-调节器，8.2.1-调节螺钉，8.2.2-调节螺孔，8.3-拉紧器，8.3.1-第一拉紧销，8.3.2-第二拉紧销，8.3.3-拉簧，8.3.4-拉紧槽，8.3.5-防尘盖，8.4-锁紧螺钉，8.4.1-锁紧螺孔，8.4.2-沉孔，9-台面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
如图1-4所示，
一种激光选区熔化设备成型缸的调节装置，包括沿竖直方向由上至下依序设置的竖向向下发射检测光线的光源1、检测板2、设置在待检测平面上的反射镜4，所述检测板2上设有竖直设置且位于光源1正下方的检测孔3，所述检测光线经由检测孔3照射在反射镜4上且通过反射镜4反射至检测板2下表面。
其中，所述检测板2的数量为两个，包括第一板2.1和第二板2.2，所述检测孔3包括设在第一板2.1上的第一孔3.1、设在第二板2.2上的第二孔3.2，所述第一孔3.1和第二孔3.2在竖直方向对齐设置；
所述调节装置还包括光轴座5，所述光轴座5上设有竖向设置的滑轨5.1，所述滑轨5.1上依序设置用于供光源1固定的第一滑动座5.2、用于供第一板2.1固定的第二滑动座5.3、用于供第二板2.2固定的第三滑动座5.4。
其中，第一孔2.1和第二孔2.2的直径为0.3～1mm，用于对光源1的检测光线通过两个孔后的光点直径进行约束，从而避免光点过大而影响调节精度。
其中，所述第一滑动座5.2包括用于在滑轨5.1上滑动的滑块5.2.1、固定在滑块5.2.1上的夹持块5.2.2、用于固定光源1的固定块5.2.3，所述第一滑动座5.2上还设有用于调整光源1位置的调整螺钉5.2.4。
其中，所述调整螺钉5.2.4包括设在固定块5.2.3与夹持块5.2.2的端面之间用于调节固定块5.2.3与夹持块5.2.2的间距的第一调整螺钉5.2.4.1、设在固定块5.2.3与夹持块5.2.2的侧壁之间用于调节固定块5.2.3与夹持块5.2.2垂直于间距方向的位置的第二调整螺钉5.2.4.2、设在光源1与固定块5.2.3之间用于调整光源1的转动角度的第三调整螺钉5.2.4.3，详见图1所示，第一调整螺钉5.2.4.1用于调整光源1相对光轴座5的间距，第二调整螺钉5.2.4.2用于调整垂直于第一调整螺钉5.2.4.1方向的位移，以使光源1的检测光线能射到第一孔3.1内，而当光源1倾斜时，检测光线无法通过第一孔3.1后再射到第二孔3.2内，故通过第三调节螺钉5.2.4.3对光源1转动调整，以使检测光线能从第一孔3.1和第二孔3.2中同时穿过，且由于第一孔3.1和第二孔3.2竖向对齐(第一板2.1与第二板2.2上开设的孔的位置一致，由于两点确定一条直线，故检测光线能从第一孔3.1和第二孔3.2穿过也意味着光源1的检测光线是竖直向下发射的)。
其中，所述待检测平面为成型缸的调节板6，所述调节板6下方设有底板7，所述调节板6与底板7之间设有调节结构8，所述调节结构8包括夹设在调节板6与底板7之间的支撑球8.1和两个用于调节竖向位置的调节器8.2。
其中，所述竖向调节器8.2包括调节螺钉8.2.1，所述调节板6上设有用于与调节螺钉8.2.1配合的调节螺孔8.2.2，所述调节螺钉8.2.1下部与底板7相抵。
其中，所述调节螺钉8.2.1的底部为圆球，调节螺钉8.2.1与底板7点接触，提高调整灵敏度。
其中，所述调节结构8还包括拉紧器8.3，所述拉紧器8.3包括设在调节板6上的第一拉紧销8.3.1和设在底板7上的第二拉紧销8.3.2，所述第一拉紧销8.3.1与第二拉紧销8.3.2之间设置有拉簧8.3.3，所述拉紧器8.3的数量为8个，8个拉紧器8.3分为四组，分别设置在调节板6的四个角的位置，且每组的两个拉紧器8.3以调节板6的对角线为对称轴对称分布，一组对称分布在支撑球8.1两侧，两组对称分布在调节器8.2两侧，如图2所示，从而保证调节板6和底板7之间弹性拉紧而避免产生跳动。
其中，所述拉簧8.3.3与第一拉紧销8.3.1设在拉紧槽8.3.4内，所述拉紧槽8.3.4内设置防尘盖8.3.5，防尘盖8.3.5用于避免粉末进入。
其中，所述调节结构8还包括锁紧螺钉8.4，所述底板7上设有供锁紧螺钉8.4的螺纹旋合的锁紧螺孔8.4.1，所述调节板6上设有供锁紧螺钉8.4的头部置入的沉孔8.4.2，沉孔上设置防尘盖8.3.5。
其中，所述第二板2.2下表面设有调节线2.2.1，所述支撑球8.1的球心、两个调节器8.2的轴心连线构成等腰直角三角形，所述支撑球8.1位于顶角，所述调节线2.2.1在调节板6上的投影垂直于等腰直角三角形的其中一条直角边设置。
一种调节装置的调节方法，包括以下步骤：
a、将光轴座5置于成型缸的台面9上，开启光源1，光源1的检测光线通过第一孔3.1、第二孔3.2竖直照射在调节板6上；
b、在检测光线射在调节板6上的位置放置反射镜4，观察检测光线通过反射镜4反射至第二板2.2下表面的位置，
如果第二板2.2下表面无光点，即反射镜4反射的检测光线射回第二孔3.2内，调节板6已调平，调平完毕，将锁紧螺钉8.4锁紧；
如果第二板2.2下表面出现光点，继续步骤c；
c、旋动两个调节螺钉8.2.1的其中一个，调整光点至调节线2.2.1，再旋动两个调节螺钉8.2.1的另一个，调整光点至第二孔3.2，调平完毕，将锁紧螺钉8.4锁紧。
其中，当调节板6倾斜量过大时，反射镜4可能无法反射至第二板2.2下表面，即第二板2.2下表面也无光点，这种情况下，快速旋动调节螺钉8.2.1进行粗调，使光点在第二板2.2下表面出现，再旋动调节螺钉8.2.1进行细调。
其中，所述步骤a具体包括，
a1、调整第一滑动座5.2的调整螺钉5.2.4，将光源1的检测光线调整至穿过第一孔3.1设置，并继续调节直至检测光线穿过第二孔3.2且在调节板6上出现光点；
a2、滑动第二滑动座5.3与第三滑动座5.4，移动第一板2.1与第二板2.2的竖向位置，观察光点是否在调节板6上，如果光点消失，继续微调第一滑动座5.2上的调整螺钉5.2.4，直至第二滑动座5.3与第三滑动座5.4的竖向移动不影响光点出现在调节板6上；
a3、光源1位置调整完毕。
其中，所述步骤c具体包括，
c1、先旋动两个调节螺钉8.2.1中与支撑球8.1的连线垂直于调节线2.2.1的调节螺钉8.2.1，将从反射镜4反射的光点调整至调节线2.2.1上；
c2、再旋动两个调节螺钉8.2.1中的另一个调节螺钉8.2.1，将从反射镜4反射的光点调整至第二孔3.2内；
c3、向上移动第三滑动座5.4，调整第二板2.2远离调节板6，对第二板2.2上的光点进行观察，
c4、如果光点从第二孔3.2中移出，继续按照c1、c2、c3步骤调节两个调节螺钉8.2.1，
c5、如果光点仍在第二孔3.2内，调节板6已水平，调平完毕。
其中，如图1和图2中所示，以支撑球8.1为顶角点、调节螺钉8.2.1位两个底角点构成等腰直角三角形，而第二板2.2上的调节线2.2.1垂直于等腰直角三角形的其中一条直角边，调节反射镜4反射至第二板2.2底部的光点时，先调节该被垂直的直角边的那个调节螺钉8.2.1，将光点调节至调节线2.2.1上，再调节另外一个调节螺钉8.2.1，将光点调节至第二孔3.2内。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光选区熔化设备成型缸的调节装置，其特征在于：它包括沿竖直方向由上至下依序设置的竖向向下发射检测光线的光源(1)、检测板(2)、设置在待检测平面上的反射镜(4)，所述检测板(2)上设有竖直设置且位于光源(1)正下方的检测孔(3)，所述检测光线经由检测孔(3)照射在反射镜(4)上且通过反射镜(4)反射至检测板(2)下表面；
所述检测板(2)的数量为两个，包括第一板(2.1)和第二板(2.2)，所述检测孔(3)包括设在第一板(2.1)上的第一孔(3.1)、设在第二板(2.2)上的第二孔(3.2)，所述第一孔(3.1)和第二孔(3.2)在竖直方向对齐设置；
所述调节装置还包括光轴座(5)，所述光轴座(5)上设有竖向设置的滑轨(5.1)，所述滑轨(5.1)上依序设置用于供光源(1)固定的第一滑动座(5.2)、用于供第一板(2.1)固定的第二滑动座(5.3)、用于供第二板(2.2)固定的第三滑动座(5.4)；
所述待检测平面为成型缸的调节板(6)，所述调节板(6)下方设有底板(7)，所述调节板(6)与底板(7)之间设有调节结构(8)，所述调节结构(8)包括夹设在调节板(6)与底板(7)之间的支撑球(8.1)和两个用于调节竖向位置的调节器(8.2)；
所述第二板(2.2)下表面设有调节线(2.2.1)，所述支撑球(8.1)的球心、两个调节器(8.2)的轴心连线构成等腰直角三角形，所述支撑球(8.1)位于顶角，所述调节线(2.2.1)在调节板(6)上的投影垂直于等腰直角三角形的其中一条直角边设置；
所述第一滑动座(5.2)包括用于在滑轨(5.1)上滑动的滑块(5.2.1)、固定在滑块(5.2.1)上的夹持块(5.2.2)、用于固定光源(1)的固定块(5.2.3)，所述第一滑动座(5.2)上还设有用于调整光源(1)位置的调整螺钉(5.2.4)。
2.根据权利要求1所述的激光选区熔化设备成型缸的调节装置，其特征在于：所述竖向调节器(8.2)包括调节螺钉(8.2.1)，所述调节板(6)上设有用于与调节螺钉(8.2.1)配合的调节螺孔(8.2.2)，所述调节螺钉(8.2.1)下部与底板(7)相抵。
3.根据权利要求1所述的激光选区熔化设备成型缸的调节装置，其特征在于：所述调节结构(8)还包括锁紧螺钉(8.4)，所述底板(7)上设有供锁紧螺钉(8.4)的螺纹旋合的锁紧螺孔(8.4.1)，所述调节板(6)上设有供锁紧螺钉(8.4)的头部置入的沉孔(8.4.2)。
4.一种根据权利要求1～3中任一项所述的调节装置的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将光轴座(5)置于成型缸的台面(9)上，开启光源(1)，光源(1)的检测光线通过第一孔(3.1)、第二孔(3.2)竖直照射在调节板(6)上；
b、在检测光线射在调节板(6)上的位置放置反射镜(4)，观察检测光线通过反射镜(4)反射至第二板(2.2)下表面的位置，
如果第二板(2.2)下表面无光点，即反射镜(4)反射的检测光线射回第二孔(3.2)内，调节板(6)已调平，调平完毕，将锁紧螺钉(8.4)锁紧；
如果第二板(2.2)下表面出现光点，继续步骤c；
c、旋动两个调节螺钉(8.2.1)的其中一个，调整光点至调节线(2.2.1)，再旋动两个调节螺钉(8.2.1)的另一个，调整光点至第二孔(3.2)，调平完毕，将锁紧螺钉(8.4)锁紧。
5.根据权利要求4所述的调节装置的调节方法，其特征在于：所述步骤a具体包括，
a1、调整第一滑动座(5.2)的调整螺钉(5.2.4)，将光源(1)的检测光线调整至穿过第一孔(3.1)设置，并继续调节直至检测光线穿过第二孔(3.2)且在调节板(6)上出现光点；
a2、滑动第二滑动座(5.3)与第三滑动座(5.4)，移动第一板(2.1)与第二板(2.2)的竖向位置，观察光点是否在调节板(6)上，如果光点消失，继续微调第一滑动座(5.2)上的调整螺钉(5.2.4)，直至第二滑动座(5.3)与第三滑动座(5.4)的竖向移动不影响光点出现在调节板(6)上；
a3、光源(1)位置调整完毕。
6.根据权利要求4所述的调节装置的调节方法，其特征在于：所述步骤c具体包括，
c1、先旋动两个调节螺钉(8.2.1)中与支撑球(8.1)的连线垂直于调节线(2.2.1)的调节螺钉(8.2.1)，将从反射镜(4)反射的光点调整至调节线(2.2.1)上；
c2、再旋动两个调节螺钉(8.2.1)中的另一个调节螺钉(8.2.1)，将从反射镜(4)反射的光点调整至第二孔(3.2)内；
c3、向上移动第三滑动座(5.4)，调整第二板(2.2)远离调节板(6)，对第二板(2.2)上的光点进行观察，
c4、如果光点从第二孔(3.2)中移出，继续按照c1、c2、c3步骤调节两个调节螺钉(8.2.1)，
c5、如果光点仍在第二孔(3.2)内，调节板(6)已水平，调平完毕。
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