CN114192806A - 一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置，包括：上下两端具有开口的粉末缸、设置在粉末缸内部的送粉轴、超声振动装置、用于驱动送粉轴的送粉轴驱动电机、由驱动装置驱动的支架；粉末缸、送粉轴驱动电机和超声振动装置均固定在支架上；送粉轴表面沿轴向分布若干能够容纳粉末的容粉槽，且送粉轴与粉末缸的内壁之间存在尺寸小于粉末直径的间隙；所述粉末缸内侧位于送粉轴的下方设置若干落粉台阶，落粉台阶为台阶面具有一定倾斜角度的台阶结构。本发明能够解决现有技术存在的铺粉不均匀、铺粉层不致密、粉末易受污染等问题。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造设备技术领域，具体是涉及一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置。
背景技术
激光选区熔化成形是利用高能激光束选择性熔化粉末床上的金属粉末实现金属零件立体成形的一种增材制造方法，通常情况下激光选区熔化成形具有上落粉及下部送粉缸送粉两种送粉方式，但是对于上落粉结构而言，粉末扬尘较大且铺粉较松散，而下送粉通常采用柔性刮刀进行送粉，刮刀在铺粉过程中极易磨损引起打印零件尺寸的误差，同时造成铺粉不均匀引起打印零件内部缺陷。这两种技术都存在铺粉层松散且铺粉层不均匀的问题。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置，以解决目前现有激光选区熔化成形技术存在的铺粉不均匀、铺粉层不致密、粉末易受污染等技术问题。
技术方案：为解决上述问题，本发明提供一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置，包括：上下两端具有开口的粉末缸、设置在粉末缸内部的送粉轴、超声振动装置、用于驱动送粉轴的送粉轴驱动电机；还包括：由驱动装置驱动的支架、驱动装置，所述粉末缸、送粉轴驱动电机和超声振动装置均固定在支架上；送粉轴表面沿轴向分布若干能够容纳粉末的容粉槽，且送粉轴与粉末缸的内壁之间存在尺寸小于粉末直径的间隙；所述粉末缸内侧位于送粉轴的下方设置若干落粉台阶，落粉台阶为台阶面具有一定倾斜角度的台阶结构。
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是：通过设置具有若干容粉槽的送粉轴，利用电机驱动送粉轴铺粉时，电机转动指定角度使得粉末定量的落在落粉台阶上，利用落粉台阶的倾斜角度防止粉末成团落下，随着支架的移动在超声振动装置产生的振动下均匀定量铺粉；并且通过设置间隙防止送粉轴与粉末缸壁剧烈摩擦降低送粉轴寿命。
进一步的，还包括用于摊匀压实粉末的铺粉轧辊、用于驱动铺粉轧辊的铺粉轧辊驱动电机；所述铺粉轧辊和铺粉轧辊驱动电机固定在支架上。利用铺粉轧辊在摊匀粉末同时利用超声振动压紧粉末床获得较为致密的铺粉效果，提高成形件致密程度。
进一步的，还包括两个铺粉轧辊轴承、两个铺粉轧辊固定支座、调节螺栓、调节螺栓支撑座以及铺粉轧辊电机安装座；
每个铺粉轧辊轴承通过固定螺栓与铺粉轧辊固定支座连接，每个铺粉轧辊固定支座固定在支架上，所述的铺粉轧辊两端分别贯穿一个铺粉轧辊轴承和对应相连的铺粉轧辊固定支座；铺粉轧辊驱动电机铺粉通过固定螺栓与轧辊电机安装座相连并固定在支架上；所述调节螺栓与调节螺栓支撑座相连固定在支架上，调节螺栓支撑座位于铺粉轧辊驱动电机上方；所述的固定螺栓对应的在铺粉轧辊固定支座和轧辊电机安装座的腰型孔内上下移动，通过固定螺栓调整铺粉轧辊高度的同时利用调节螺栓抵住轧辊电机安装座，防止在固定铺粉轧辊远离铺粉轧辊驱动电机的一端时另一端发生曲翘。
通过固定螺栓调整轧辊高度，为防止锁紧固定螺栓过程中轧辊翘曲使用调节螺栓调节铺粉轧辊驱动电机高度进而调整铺粉轧辊水平度。
进一步的，所述容粉槽呈球形或三角棱柱。
进一步的，两个所述超声振动装置以粉末缸为对称中心对称的固定在支架上。
进一步的，粉末缸上端口设有缸盖，防止打印时打印舱内扬尘及飞溅产物污染粉末。
进一步的，所述粉末缸有上下两个部分拼接而成，拼接面设有橡胶密封垫圈，送粉轴位于拼接面处。
进一步的，所述容粉槽采用慢走丝线切割加工制造而成。
进一步的，所述铺粉轧辊驱动电机、送粉轴驱动电机均为步进电机。
附图说明
图1所示为本发明所述装置的侧面剖视图；
图2所示为本发明所述装置的正面剖视图；
图3所示为本发明所述装置中送粉轴零件图；
图4所示为本发明所述装置中落粉台阶的示意图；
图5所示为本发明所述装置在机床中的安装示意图；
图6所示为本发明所述装置中驱动装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的装置进一步的说明。
如图1至5所示，本发明提供的一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置包括：粉末缸1、送粉轴2、支架3、超声振动装置4、铺粉轧辊5、铺粉轧辊驱动电机6、铺粉轧辊联轴器7、铺粉轧辊轴承8、送粉轴联轴器9、送粉轴电机10、调节螺栓11、铺粉轧辊电机安装座12、容粉槽13、缸盖14、落粉台阶15、铺粉轧辊固定支座16、调节螺栓支撑座17、同步带18、同步带电机19、滑块20、粉末缸上端口21，粉末缸下端口22。
如图1至4所示，本发明所述装置包括：上下端部具有开口的粉末缸1且粉末缸上端口21尺寸大于粉末缸下端口22，粉末缸上端口21还设置缸盖14，粉末缸1可由金属增材制造，内壁可由磨粒流或电解抛光的手段进行打磨抛光。粉末缸1由上、下两部分利用螺栓拼接而成，拼接面使用磨床打磨并且增设高温橡胶密封垫圈；粉末缸1的上半部分为容粉缸，主要用于储存适量用于打印的金属粉末；粉末缸1的下半部分为落粉缸，在靠近粉末缸下端口22部分设有台阶面与水平面之间具有30°倾斜角的落粉台阶15。粉末缸1的拼接处设置有圆形柱状的送粉轴2，粉末缸2与送粉轴1内侧壁之间设置尺寸小于粉末直径的间隙，该间隙利用线切割或者电火花技术制作，间隙大小为30-50um，通过设置间隙防止金属粉末与粉末缸1及送粉轴2侧壁摩擦，防止粉末受送粉轴2挤压变形。
采用高硬度合金钢制造的送粉轴2的侧壁沿轴向分布设置若干容粉槽13，容粉槽13采用慢走丝线切割进行加工制造而成，用于储存上部粉末缸1的金属粉末，容粉槽13呈三棱柱；送粉轴2通过送粉轴联轴器9与送粉轴电机10相连，送粉轴电机10固定在支架3上，经过送粉轴电机10驱动送粉轴2转动进而控制落粉量实现定量落粉。根据实际需要，容粉槽13的形状可进行适当调整，如可提高容粉槽13的数量以提高落粉量的控制精度，或者将容粉槽13设计成球形或其他具有容粉能力的结构。
粉末缸1固定设置在支架3的一侧；两个超声振动装置4采用高频率超声振子，通过螺纹固定安装在支架3上方，两个超声振动装置4分别对称的设置粉末缸1的两侧，超声振子提供的振动驱动粉末缸1中落粉台阶上的粉末均匀下落至机床。所述的铺粉轧辊5用于摊匀并压实粉末缸1中掉落在机床上的粉末，高硬度合金钢制作的铺粉轧辊5两端依次贯穿铺粉轧辊轴承8、铺粉轧辊固定支座16，铺粉轧辊固定支座16通过螺纹固定在支架3上，铺粉轧辊轴承8和铺粉轧辊固定支座16之间采用固定螺栓连接，该固定螺栓能够在粉轧辊固定支座16的腰型孔中上下移动。铺粉轧辊5还通过铺粉轧辊联轴器7与铺粉轧辊驱动电机6连接，铺粉轧辊驱动电机6通过固定螺栓与铺粉轧辊电机安装座12相连并固定在支架3上，该固定螺栓能够在铺粉轧辊电机安装座12的腰型孔中上下移动。还设置有能够微调铺粉轧辊电机安装座12高度的调节螺栓11，调节螺栓通过调节螺栓支撑座17固定在支架3上。
在铺粉轧辊5磨损到无法正常工作后将其拆下，采用磨床修磨外圆。再次安装时松开铺粉轧辊固定支座16的固定螺栓和轧辊电机安装座12的固定螺栓，铺粉轧辊5与机床上的铺粉间距可利用塞规进行确定，确定铺粉轧辊5高度后，先锁紧用于连接未安装电机侧的铺粉轧辊固定支座16与对应铺粉轧辊轴承8的固定螺栓，为防止锁紧固定螺栓过程中铺粉轧辊5另一端翘曲使用调节螺栓11向下抵住铺粉轧辊电机安装座12，控制铺粉轧辊电机安装座12的高度，从而实现铺粉轧辊高度可调并保证重安装的水平度，进而提高铺粉轧辊使用率。
如图5至图6所示，由驱动装置驱动的支架3安装在机床上。所述的驱动装置包括同步带18、同步带电机19和滑块20，同步带电机19驱动同步带18，支架3通过夹具固定在同步带18上，同步带18转动时带动支架3运动，支架3底部的滑块20在机床导轨上滑动。所述的驱动装置可以是设置在支架3上的驱动电机，带动支架3在导轨上运动。
工作原理：经过送粉轴2落下的粉末落到落粉台阶15上，落粉台阶15的倾斜角度能够防止粉末成团落下，随着支架3运动铺粉时铺粉装置整体从右向左移动，在超声振动作用下实现均匀落粉；铺粉轧辊驱动电机6带动铺粉轧辊5顺时针转动，将粉末缸1落下机床上的粉末摊匀并压实，同时振动还驱使铺粉轧辊5对铺粉表面进行振动挤压，提高铺粉致密度，从而减小因粉末疏松造成大打印质量下降的问题。
Claims (9)
1.一种用于激光选区熔化成形的铺粉装置，包括：上下两端具有开口的粉末缸(1)、设置在粉末缸(1)内部的送粉轴(2)、超声振动装置(4)、用于驱动送粉轴(2)的送粉轴驱动电机(10)；其特征在于，还包括：由驱动装置驱动的支架(3)，所述粉末缸(1)、送粉轴驱动电机(10)和超声振动装置(4)均固定在支架(3)上；送粉轴(2)表面沿轴向分布若干能够容纳粉末的容粉槽(13)，且送粉轴(2)与粉末缸(1)的内壁之间存在尺寸小于粉末直径的间隙；所述粉末缸(1)内侧位于送粉轴(2)的下方设置若干落粉台阶(15)，落粉台阶(15)为台阶面具有一定倾斜角度的台阶结构。
2.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，还包括用于摊匀压实粉末的铺粉轧辊(5)、用于驱动铺粉轧辊(5)的铺粉轧辊驱动电机(6)；所述铺粉轧辊(5)和铺粉轧辊驱动电机(6)固定在支架(3)上。
3.根据权利要求2所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，还包括两个铺粉轧辊轴承(8)、两个铺粉轧辊固定支座(16)、调节螺栓(11)、调节螺栓支撑座(17)以及铺粉轧辊电机安装座(12)；
每个铺粉轧辊轴承(8)通过固定螺栓与铺粉轧辊固定支座(16)连接，每个铺粉轧辊固定支座(16)固定在支架(3)上，所述的铺粉轧辊(5)两端分别贯穿一个铺粉轧辊轴承(8)和对应相连的铺粉轧辊固定支座(16)；铺粉轧辊驱动电机(6)铺粉通过固定螺栓与轧辊电机安装座(12)相连并固定在支架(3)上；所述调节螺栓(11)与调节螺栓支撑座(17)相连固定在支架(3)上，调节螺栓支撑座(17)位于铺粉轧辊驱动电机(6)的上方；所述的固定螺栓对应的在铺粉轧辊固定支座(16)和轧辊电机安装座(12)的腰型孔内上下移动，通过固定螺栓调整铺粉轧辊(5)高度；利用调节螺栓(11)抵住轧辊电机安装座(12)，防止在固定铺粉轧辊(5)远离铺粉轧辊驱动电机(6)的一端时另一端发生曲翘。
4.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，所述容粉槽(13)呈球形或三角棱柱。
5.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，两个所述超声振动装置(4)以粉末缸(1)为对称中心对称的固定在支架(3)上。
6.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，所述粉末缸(1)的上端口设有缸盖(14)。
7.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，所述粉末缸(1)有上下两个部分拼接而成，拼接面设有橡胶密封垫圈，送粉轴(2)位于拼接面处。
8.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，所述容粉槽(13)采用慢走丝线切割加工制造而成。
9.根据权利要求1所述用于激光选区熔化成形的铺粉装置，其特征在于，所述铺粉轧辊驱动电机(6)、送粉轴驱动电机(10)均为步进电机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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