CN109551759B - 一种增材制造落粉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增材制造落粉装置及方法，所述装置包括：电机、磁流体密封装置、安装腔、拨杆、拨盘、两个轴承固定块、两个转动轴承、供粉槽以及供粉辊；所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述磁流体密封装置的旋转轴的末端插入到所述安装腔内，所述电机的旋转轴的末端与所述供粉辊的一端上均固定连接有一拨盘，两个所述拨盘通过拨杆连接，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在所述两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置有转动轴承。利用隔粉块的阻挡作用，解决供粉辊与供粉槽配合卡死和漏粉的问题，同时控制电机的旋转速度来控制粉从供粉槽上部移到供粉槽下部的量，实现定量供粉效果。

Description

一种增材制造落粉装置及方法

技术领域

本发明涉及增材制造设备技术领域，尤其涉及一种增材制造落粉装置及方法。

背景技术

增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系，其是以3D(3Dimensions)设计模型为蓝本，通过控制高能量束按需求将材料定点进行逐层堆积形成实体零件。

增材制造的定量供粉形式有多种，其中选择性激光溶化(SLM，Selective lasermelting)常用的有基于铺粉送粉方式和基于上落粉送粉方式。铺粉送粉方式是将位于成型平台一侧的储粉缸中的粉末定量成型在平台上；上落粉送粉方式则是利用粉末自重力，使粉末落入铺粉装置中。

目前上落粉送粉方式均是在氮气或者氩气保护环境下将粉末置于粉槽里，粉槽底部有由电机驱动旋转的供粉辊，辊上均匀分布凹槽，当电机带动供粉辊旋转时，粉末通过辊上的凹槽掉到铺粉装置中，供粉辊与粉槽紧贴配合，预防粉末从它们之间的缝隙掉下，影响供粉量。

上述结构解决了定量送粉问题，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、外部高纯度保护性气体难以进入粉末内部。如果粉末内部氧气含量过高时，保护性气体渗透进粉末内部混合稀释降低粉末内部的氧气含量，这种降低粉末内部氧气含量方式时间长，效率低；

2、供粉辊与供粉槽的配合间隙尺寸难以掌控。间隙过大容易漏粉，间隙过小容易卡死，过严的配合要求也要求供粉辊和供粉槽的机械加工精度高；

3、粉末容易进入供粉辊的旋转轴中，导致供粉辊卡死。

发明内容

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种增材制造落粉装置及方法，解决现有的落粉装置容易卡粉、粉末内部含氧量高的问题。

本发明提供了一种增材制造落粉装置，包括：电机、安装腔、拨杆、拨盘、两个轴承固定块、两个转动轴承、供粉槽以及供粉辊；

所述轴承固定块、供粉槽以及供粉辊设置在所述安装腔内，所述电机与所述供粉辊同轴设置，所述安装腔的外侧设置有磁流体密封装置，所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述电机带动所述磁流体密封装置的旋转轴旋转，所述旋转轴的末端插入到所述安装腔内，所述磁流体密封装置的旋转轴的末端与所述供粉辊的一端上均固定连接有一拨盘，两个所述拨盘通过拨杆连接，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在所述两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置有转动轴承，所述供粉辊通过所述转动轴承的作用转动。

作为本发明的进一步改进，所述供粉槽包括两个槽边以及两个安装板，所述槽边的上端笔直下端弯曲，所述两个槽边相对设置形成落粉槽口，所述两个槽边分别与侧面的所述两个安装板组合安装形成一内腔。

作为本发明的进一步改进，所述两个安装板上均设置有安装孔，所述供粉辊的两端分别穿过所述两个安装板上的安装孔并容纳在所述内腔中。

作为本发明的进一步改进，所述磁流体密封装置与所述安装腔的连接处以及所述供粉辊与所述安装孔的连接处均设置有密封圈。

作为本发明的进一步改进，所述增材制造落粉装置还包括两个固定槽，所述固定槽为三角柱体，所述两个固定槽对向设置通过螺钉固定在所述两个槽边的内壁上，所述固定槽其中一个柱面与所述槽边的内壁固定，另两个柱面一个为向下倾斜的平面，另一个为弧形面。

作为本发明的进一步改进，所述弧形面上设置有安装槽，所述安装槽内固定设置有隔粉块；所述隔粉块的厚度大于所述安装槽的深度，所述隔粉块凸出所述弧形面；所述固定槽位于所述供粉辊的上方，所述固定槽的弧形面与所述供粉辊之间留有间隙，所述隔粉块与所述供粉辊的表面接触。

作为本发明的进一步改进，所述隔粉块为柔性材质，包括橡胶。

作为本发明的进一步改进，所述弧形面与所述供粉辊之间的间隙为2mm；所述拨杆偏离所述拨盘的中心距离为10mm。

作为本发明的进一步改进，所述安装腔内为真空环境。

本发明提供了一种应用于上述任一项所述增材制造落粉装置的增材制造落粉方法，包括：

将供粉辊与供粉槽置于真空的安装腔内，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置转动轴承，所述供粉辊通过所述转动轴承的作用转动；

两个三角柱体的固定槽对向设置通过螺钉固定在所述供粉槽两个槽边的内壁上，所述固定槽位于所述供粉辊的上方，所述固定槽与所述供粉辊之间留间隙；

在所述固定槽上设置安装槽，所述安装槽内固定设置隔粉块，所述隔粉块的厚度大于所述安装槽的深度，所述隔粉块凸出安装槽并与所述供粉辊的表面接触；

在所述安装腔的外侧设置磁流体密封装置，所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述磁流体密封装置与所述安装腔的连接处设置密封圈；

电机与所述供粉辊同轴设置，所述电机带动所述磁流体密封装置的旋转轴旋转并通过拨盘与拨杆的传动带动所述供粉辊转动。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、利用磁流体密封装置的动密封性能结合密封圈的静密封性能，使得安装腔内传动机构的密封性高，安装腔外空气难以渗透进安装腔内，保持安装腔内氧含量处于工作需求的氧含量以下；

2、所述安装腔为真空腔，利用真空负压置换安装腔内粉末中的气体以及压实粉末；

3、利用拨盘与拨杆传动，降低磁流体密封装置旋转轴轴心与供粉辊轴心之间装配时的要求；

4、利用隔粉块的阻挡作用，同时将大颗粒的粉末挤碎或带入到所述供粉辊的凹槽内，解决供粉辊与供粉槽配合卡死和漏粉的问题；

5、利用供粉辊上等大小的凹槽，通过隔粉块的阻挡作用以及控制电机的旋转速度来控制粉从供粉槽上部移到供粉槽下部的量，实现定量供粉效果；

6、供粉辊与所述供粉槽的安装面仅位于所述安装孔处，其安装配合面较小，可以减少零件的成本同时极大的缩短产品的装配加工时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在本实施例中，具有相同附图标记的部件指功能或者结构相同或类似的部件。

图1为本发明所述增材制造落粉装置的结构示意图；

图2为本发明所述供粉槽与供粉辊的安装示意图；

图3为本发明所述增材制造落粉方法的流程示意图。

附图标记说明：1-电机；2-磁流体密封装置；3-安装腔；4-拨盘；5-拨杆；6-轴承固定块；7-转动轴承；8-供粉槽；9-供粉辊；10-密封圈；11-固定槽；12-隔粉块；81-槽边；82-落粉槽口；83-安装板；84-安装孔；111-弧形面；112-安装槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1所示，为本发明实施例所述增材制造落粉装置的结构示意图，所述增材制造落粉装置包括电机1、磁流体密封装置2、安装腔3、拨盘4、拨杆5、轴承固定块6、转动轴承7、供粉槽8以及供粉辊9；

其中，所述轴承固定块6、供粉槽8以及供粉辊9设置在所述安装腔3内，所述电机1与所述供粉辊9同轴设置，所述安装腔3的外侧设置有磁流体密封装置2，所述电机1与所述磁流体密封装置2通过联轴器活动连接，所述电机1带动所述磁流体密封装置2的旋转轴旋转，所述旋转轴的末端插入到所述安装腔3内，所述磁流体密封装置2的旋转轴的末端与所述供粉辊9的一端上均固定连接有一拨盘4，两个所述拨盘4通过拨杆5连接，可选的，所述拨杆5与拨盘4的连接处偏离所述拨盘4的中心一段距离，在本实施例中偏离距离为10mm，通过所述拨盘4与拨杆5的配合可以有效降低磁流体密封装置2旋转轴的轴心与所述供粉辊9轴心之间的装配难度；所述供粉辊9容纳在所述供粉槽8内，且其两端活动连接在所述两个轴承固定块6上，所述两个轴承固定块6中均设置有转动轴承7，所述供粉辊9通过所述转动轴承7的作用转动；所述磁流体密封装置2的旋转轴旋转，两个所述拨盘4通过拨杆5连接进而带动所述供粉辊9转动；所述供粉辊9上均匀分布有形状和深度相同的凹槽用以容纳粉末。

在本发明实施例中，所述安装腔3内为真空环境，所述磁流体密封装置2与所述安装腔3的连接处设置有密封圈10，所述磁流体密封装置2与密封圈10配合防止外部空气进入所述安装腔3内，保持所述安装腔3内的真空状态。

下面结合图2所示的供粉槽8与供粉辊9的安装示意图进一步说明所述增材制造落粉装置的结构，所述供粉槽8包括两个槽边81以及两个安装板83，所述槽边81的上端笔直下端弯曲，所述两个槽边81相对设置形成落粉槽口82，所述两个槽边81分别与侧面的所述两个安装板83组合安装形成一内腔，所述两个安装板83上均设置有安装孔84，所述供粉辊9的两端分别穿过所述两个安装板83上的安装孔84并容纳在所述内腔中；在所述供粉辊9与所述安装孔84的连接处设置有密封圈10，防止粉末从所述供粉辊9的安装缝隙中溢出，同时相比于现有技术，本发明实施例所述的供粉辊9与所述供粉槽8的安装面仅位于所述安装孔84处，其安装配合面较小，可以减少零件的成本同时极大的缩短产品的装配加工时间。

所述增材制造落粉装置还包括两个固定槽11，所述固定槽11为三角柱体，所述两个固定槽11对向设置通过螺钉固定在所述两个槽边81的内壁上，所述固定槽11其中一个柱面与所述槽边81的内壁固定，另两个柱面一个为向下倾斜的平面，另一个为弧形面111，所述弧形面111上设置有安装槽112，所述安装槽112内固定设置有隔粉块12；所述隔粉块12的厚度大于所述安装槽112的深度，所述隔粉块12凸出所述弧形面111；所述固定槽11位于所述供粉辊9的上方，所述固定槽11的弧形面111与所述供粉辊9之间留有间隙，所述隔粉块12与所述供粉辊9的表面接触，所述隔粉块12用于阻挡过小的粉末直接通过供粉辊9与供粉槽8的配合间隙造成漏粉现象。

在本发明实施例中，所述弧形面111与所述供粉辊9之间的间隙为2mm，避免粉末通过所述空隙时出现卡粉的问题；所述隔粉块12为柔性材质，如橡胶等，避免所述隔粉块12与所述供粉辊9摩擦时出现卡死的问题。

本发明实施例所述增材制造落粉装置的工作过程为：

电机1启动带动磁流体密封装置2的旋转轴旋转，旋转轴带动其末端的拨盘4转动，所述拨盘4通过所述拨杆5传动进而带动另一个拨盘4连接的供粉辊9转动；

粉末在重力作用下落下，经过所述供粉槽8内的固定槽11的斜面滑落后落在所述供粉辊9上，所述供粉辊9转动，由于所述隔粉块12的阻挡作用，所述供粉辊9仅能带动落入其表面凹槽内的粉末转动至所述固定槽11下方槽边81与供粉辊9的间隙内，并在重力作用下通过所述落粉槽口82并最终落入铺粉机构内。

和现有技术相比，本发明实施例所述增材制造落粉装置具有以下有益效果：

1、利用磁流体密封装置2的动密封性能结合密封圈10的静密封性能，使得安装腔3内传动机构的密封性高，安装腔3外空气难以渗透进安装腔3内，保持安装腔3内氧含量处于工作需求的氧含量以下；

2、所述安装腔3为真空腔，利用真空负压置换安装腔3内粉末中的气体以及压实粉末；

3、利用拨盘4与拨杆5传动，降低磁流体密封装置2旋转轴轴心与供粉辊9轴心之间装配时的要求；

4、利用隔粉块12的阻挡作用，同时将大颗粒的粉末挤碎或带入到所述供粉辊9的凹槽内，解决供粉辊9与供粉槽8配合卡死和漏粉的问题；

5、利用供粉辊9上等大小的凹槽，通过隔粉块12的阻挡作用以及控制电机1的旋转速度来控制粉从供粉槽8上部移到供粉槽8下部的量，实现定量供粉效果；

6、供粉辊9与所述供粉槽8的安装面仅位于所述安装孔84处，其安装配合面较小，可以减少零件的成本同时极大的缩短产品的装配加工时间。

参阅图3所示，为本发明所述增材制造落粉方法的流程示意图，包括如下步骤：

S101：将供粉辊与供粉槽置于真空的安装腔内，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置转动轴承，所述供粉辊通过所述转动轴承的作用转动。

S102：两个三角柱体的固定槽对向设置通过螺钉固定在所述供粉槽两个槽边的内壁上，所述固定槽位于所述供粉辊的上方，所述固定槽与所述供粉辊之间留间隙。

S103：在所述固定槽上设置安装槽，所述安装槽内固定设置隔粉块，所述隔粉块的厚度大于所述安装槽的深度，所述隔粉块凸出安装槽并与所述供粉辊的表面接触。

S104：在所述安装腔的外侧设置磁流体密封装置，所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述磁流体密封装置与所述安装腔的连接处设置密封圈。

S105：电机与所述供粉辊同轴设置，所述电机带动所述磁流体密封装置的旋转轴旋转并通过拨盘与拨杆的传动带动所述供粉辊转动。

粉末在重力作用下落下，经过所述供粉槽内的固定槽的斜面滑落后落在所述供粉辊上，所述供粉辊转动，由于所述隔粉块的阻挡作用，所述供粉辊仅能带动落入其表面凹槽内的粉末转动至所述固定槽下方槽边与供粉辊的间隙内，并在重力作用下通过所述落粉槽口并最终落入铺粉机构内。

本发明实施例所述的增材制造落粉方法应用于上述实施例所提供的增材制造落粉装置，所述增材制造落粉方法具备上述实施例所述增材制造落粉装置相应的功能部件以及有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见上述增材制造落粉装置的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增材制造落粉装置，其特征在于，包括：电机、磁流体密封装置、安装腔、拨杆、拨盘、两个轴承固定块、两个转动轴承、供粉槽以及供粉辊；

所述轴承固定块、供粉槽以及供粉辊设置在所述安装腔内，所述电机与所述供粉辊同轴设置，所述安装腔的外侧设置有磁流体密封装置，所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述电机带动所述磁流体密封装置的旋转轴旋转，所述旋转轴的末端插入到所述安装腔内，所述磁流体密封装置的旋转轴的末端与所述供粉辊的一端上均固定连接有一拨盘，两个所述拨盘通过拨杆连接，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在所述两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置有转动轴承，所述供粉辊通过所述转动轴承的作用转动；所述安装腔内为真空环境。

2.根据权利要求1所述的增材制造落粉装置，其特征在于：所述供粉槽包括两个槽边以及两个安装板，所述槽边的上端笔直下端弯曲，所述两个槽边相对设置形成落粉槽口，所述两个槽边分别与侧面的所述两个安装板组合安装形成一内腔。

3.根据权利要求2所述的增材制造落粉装置，其特征在于：所述两个安装板上均设置有安装孔，所述供粉辊的两端分别穿过所述两个安装板上的安装孔并容纳在所述内腔中。

4.根据权利要求3所述的增材制造落粉装置，其特征在于：所述磁流体密封装置与所述安装腔的连接处以及所述供粉辊与所述安装孔的连接处均设置有密封圈。

5.根据权利要求2所述的增材制造落粉装置，其特征在于，所述增材制造落粉装置还包括两个固定槽，所述固定槽为三角柱体，所述两个固定槽对向设置通过螺钉固定在所述两个槽边的内壁上，所述固定槽其中一个柱面与所述槽边的内壁固定，另两个柱面一个为向下倾斜的平面，另一个为弧形面。

6.根据权利要求5所述的增材制造落粉装置，其特征在于，所述弧形面上设置有安装槽，所述安装槽内固定设置有隔粉块；所述隔粉块的厚度大于所述安装槽的深度，所述隔粉块凸出所述弧形面；所述固定槽位于所述供粉辊的上方，所述固定槽的弧形面与所述供粉辊之间留有间隙，所述隔粉块与所述供粉辊的表面接触。

7.根据权利要求6所述的增材制造落粉装置，其特征在于：所述隔粉块为柔性材质，包括橡胶。

8.根据权利要求7所述的增材制造落粉装置，其特征在于：所述弧形面与所述供粉辊之间的间隙为2mm；所述拨杆偏离所述拨盘的中心距离为10mm。

9.一种应用于上述权利要求1-8任一项所述增材制造落粉装置的增材制造落粉方法，其特征在于，包括：

将供粉辊与供粉槽置于真空的安装腔内，所述供粉辊容纳在所述供粉槽内，且其两端活动连接在两个轴承固定块上，所述两个轴承固定块中均设置转动轴承，所述供粉辊通过所述转动轴承的作用转动；

两个三角柱体的固定槽对向设置通过螺钉固定在所述供粉槽两个槽边的内壁上，所述固定槽位于所述供粉辊的上方，所述固定槽与所述供粉辊之间留间隙；

在所述固定槽上设置安装槽，所述安装槽内固定设置隔粉块，所述隔粉块的厚度大于所述安装槽的深度，所述隔粉块凸出安装槽并与所述供粉辊的表面接触；

在所述安装腔的外侧设置磁流体密封装置，所述电机与所述磁流体密封装置通过联轴器活动连接，所述磁流体密封装置与所述安装腔的连接处设置密封圈；

电机与所述供粉辊同轴设置，所述电机带动所述磁流体密封装置的旋转轴旋转并通过拨盘与拨杆的传动带动所述供粉辊转动。

Images