CN207026480U - 一种双光束的金属快速成型机 - Google Patents

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周瑞顶
刘纪源
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Abstract

本实用新型一种双光束的金属快速成型机，包括内部轨道以及设置在内部轨道上的移动工作台，其特征在于：还包括双动梁动柱式龙门运动机构，该双动梁动柱式龙门运动机构包括两个平行设置的龙门滑枕、平行设置在两个龙门滑枕上的两个龙门架、带动所述龙门架在所述龙门滑枕上移动的滑枕前后运动机构、设置在每个龙门架上的一个横梁以及带动所述横梁在所述龙门架上上下移动的横梁上下运动机构，在每个横梁上通过一法兰左右运动机构连接有一激光熔覆头，该激光熔覆头在所述双动梁动柱式龙门运动机构上沿XYZ方向运动。与现有技术相比，本实用新型金属快速成型机，具备超大成型尺寸、高成型效率及高精度的优点。

Description

一种双光束的金属快速成型机
技术领域
本实用新型涉及激光熔化沉积制造技术（laser melting depositionmanufacting)的金属快速成型机，属于激光增材制造技术领域。
背景技术
现代飞机性能要求逐渐提高，与机动性、敏捷性、安全性及寿命等要求构成矛盾体，出现设计极限。大型整体化结构在减重与削减薄弱环节方面的显著优势为解决上述矛盾提供了重要技术途径，但传统制造方式很难实现。大型整体结构制造已成为制约航空飞行器研制的关键技术瓶颈。
增材制造技术在复杂结构方面的高度可实现性为解决上述瓶颈提供了重要突破口，但目前国内尚无支撑该类结构研制的成熟工艺及装备。
目前金属快速成型技术的发展主要受大型整体成型件尺寸、金属快速成型效率等条件约束，因此，迫切需要一种超大成型尺寸、高成型效率、高精度的金属快速成型机来满足此需求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种成型尺寸大、成型效率高的一种双光束的金属快速成型机。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种双光束的金属快速成型机，包括内部轨道以及设置在内部轨道上的移动工作台，其特征在于：还包括双动梁动柱式龙门运动机构，该双动梁动柱式龙门运动机构包括两个平行设置的龙门滑枕、平行设置在两个龙门滑枕上的两个龙门架、带动所述龙门架在所述龙门滑枕上移动的滑枕前后运动机构、设置在每个龙门架上的一个横梁以及带动所述横梁在所述龙门架上上下移动的横梁上下运动机构，在每个横梁上通过一法兰左右运动机构连接有一激光熔覆头，该激光熔覆头在所述双动梁动柱式龙门运动机构上沿XYZ方向运动。
所述激光熔覆头固定在一激光熔覆头连接法兰上，该激光熔覆头连接法兰与所述法兰左右运动机构连接。
在所述内部轨道的一端还设置有一外部轨道。
所述滑枕前后运动机构由直线导轨导向，伺服电机同步驱动减速机减速后，齿轮齿条传动，龙门滑枕前后运动机构共四个，分为前后两组，分别驱动两个龙门架；两组龙门滑枕前后运动机构共用一套龙门滑枕。
所述两个龙门架与前后两组龙门滑枕法兰板连接，构成双动柱式龙门结构；横梁通过横梁上下运动机构连接，在两个龙门架上上下运动；所述横梁上下运动机构由一个伺服电机通过“一分二”T型双输出减速机减速后，由两根传动轴传递扭矩，再通过两个直角减速机换向输出到龙门架两边的竖直安装的滚珠丝杠上作为驱动，以直线导轨作为导向，实现横梁在龙门架上上下运动，构成动梁结构。
所述法兰左右运动机构由直线导轨导向，伺服电机驱动减速机减速，齿轮齿条传动。
移动工作台由变频电机驱动，轨道轮导向，可在内部轨道和外部轨道之间往返运动。
外部轨道由H型钢拼焊底架和轻型轨道组成，结构钢性强。
所述双动梁动柱式龙门运动机构包括龙门滑枕、两组滑枕前后运动机构、两个龙门架、两个横梁、两组横梁上下运动机构、两个激光熔覆头连接法兰、两组法兰左右运动机构。具体为所述龙门滑枕共两条，左右平行设置在龙门架两侧，滑枕前后运动机构由高精度直线导轨导向，伺服电机同步驱动减速机减速后，齿轮齿条传动，龙门滑枕前后运动机构共四个，分为前后两组，分别驱动两个龙门架。两组龙门滑枕前后运动机构共用一套龙门滑枕，总覆盖行程范围为4米。所述两个龙门架与前后两组龙门滑枕法兰板连接，构成双动柱式龙门结构。横梁通过横梁上下运动机构连接，可在两个龙门架上上下运动。所述横梁上下运动机构由一个伺服电机通过“一分二”T型双输出减速机减速后，由两根传动轴传递扭矩，再通过两个直角减速机换向输出到龙门架两边的竖直安装的滚珠丝杠上作为驱动，以直线导轨作为导向，实现横梁在龙门架上上下运动，构成动梁结构，上下运动行程为3米。所述激光熔覆头连接法兰通过法兰左右运动机构在横梁上左右运动，所述法兰左右运动机构由直线导轨导向，伺服电机驱动减速机减速，齿轮齿条传动，激光熔覆头连接法兰左右运动行程为3.5米。
所述双激光熔覆头分别设置在两个龙门架上的激光熔覆头连接法兰上，实现了两组激光束可以同时并独立的沿XYZ方向运动，构成双光束。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、双光束金属快速成型相比于传统单光束来说，成型效率上提高了一倍。根据金属快速成型的工艺特点，金属快速成型件每层的切片（层厚）上升的距离约为0.3-1mm，特别是大型整体结构件（成型尺寸大于3米），激光快速成型制造的周期一般都是以“年”为单位。双光束金属快速成型系统能够预先对成型件进行智能分区及路径规划，协调控制双龙门立柱的运动关系，切实缩短成型时间，提高了成型效率，节约了人力物力成本。
2、超大成型尺寸，在工作台与双光束龙门床体之间形成了一个规则的立方体金属快速成型区域，在保证大尺寸成型的条件下，动梁动柱式结构满足了密封箱体内部空间利用的最大化，极大的减小了密封箱体对惰性气体的消耗量和气体净化时间，进一步降低了金属快速成型的成本。
3、本实用新型在两组滑枕前后运动机构和熔覆头连接法兰左右运动机构都采用高精度齿轮齿条传动，避免了因大行程滚珠丝杠水平安置，自身下垂对传动精度的影响。横梁上下运动机构采用单伺服电机输入，两个滚珠丝杠同步输出的驱动方式，结合丝杠竖直放置传动精度高的特性，达到了金属快速成型过程中激光熔覆头运动的高精度。
与现有金属快速成型机相比，本实用新型金属快速成型机，具备超大成型尺寸、高成型效率及高精度的优点。
附图说明
图1为本实用新型的一种双光束的金属快速成型机；
图中：1 内部轨道；2龙门滑枕；3移动工作台；4滑枕前后运动机构；5法兰左右运动机构；6横梁；7龙门架；8横梁上下运动机构；9直角减速机；10传动轴；11“一分二”减速机；12激光熔覆头；13激光熔覆头连接法兰；14外部轨道。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步描述。
图1所示，一种双光束的金属快速成型机，包括内部轨道1，龙门滑枕2，移动工作台3，滑枕前后运动机构4，法兰左右运动机构5，横梁6，龙门架7，横梁上下运动机构8，直角减速机9，传动轴10，“一分二”减速机11，激光熔覆头12，激光熔覆头连接法兰13以及外部轨道14。具体为龙门滑枕2左右平行设置在龙门架7两侧，滑枕前后运动机构4由伺服电机驱动龙门滑枕2上的减速机，通过齿轮齿条传动，实现龙门滑枕2的法兰板前后运动。两个龙门架7紧固连接在龙门滑枕2的法兰板上，由两组滑枕前后运动机构4带动两个龙门架7前后独立运动，构成了双动柱式结构。两个横梁6通过两组横梁上下运动机构8实现在两个龙门架7上上下运动，构成双动梁式结构。为了让横梁上下运动能够达到更好的运动精度和同步性，并且进一步地降低机床成本，横梁上下运动机构8由一个伺服电机驱动，通过“一分二”减速机11双边输出，传动轴10将驱动力传递到龙门架7两端，再由直角减速机9将扭矩换向传递到左右两个滚珠丝杠，滚珠丝杠驱动横梁6上下运动。激光头熔覆法兰13通过法兰左右运动机构5在横梁6上左右运动，法兰左右运动机构5和滑枕前后运动机构4结构类似，由于其运动行程较大，丝杠横置会受重力下垂影响精度，所以两结构都采用的直线导轨导向，高精度齿轮齿条传动的方式，保证了两个激光熔覆头12在前后、左右方向的运动精度。两个激光熔覆头12分别固定安装在两个激光熔覆头连接法兰13上，通过双动梁动柱式龙门机床实现相对独立地沿XYZ方向的三维空间运动，即双光束。
由于本实用新型主要在阐述一种双光束的金属快速成型机，并未对成型机的密封手套箱、激光源等其他配套辅机做阐述。而实际，内部轨道1和龙门滑枕2固定在密封手套箱体内，外部轨道14设置在内部轨道1后方，当金属快速成型完成后，打开密封手套箱大门，移动工作台3通过变频电机驱动，从内部轨道1的轨道上运动到外部轨道14的轨道上，方可取放成型件。

Claims (6)

1.一种双光束的金属快速成型机，包括内部轨道以及设置在内部轨道上的移动工作台，其特征在于：还包括双动梁动柱式龙门运动机构，该双动梁动柱式龙门运动机构包括两个平行设置的龙门滑枕、平行设置在两个龙门滑枕上的两个龙门架、带动所述龙门架在所述龙门滑枕上移动的滑枕前后运动机构、设置在每个龙门架上的一个横梁以及带动所述横梁在所述龙门架上上下移动的横梁上下运动机构，在每个横梁上通过一法兰左右运动机构连接有一激光熔覆头，该激光熔覆头在所述双动梁动柱式龙门运动机构上沿XYZ方向运动。
2.根据权利要求1所述的一种双光束的金属快速成型机，其特征在于：所述激光熔覆头固定在一激光熔覆头连接法兰上，该激光熔覆头连接法兰与所述法兰左右运动机构连接。
3.根据权利要求1所述的一种双光束的金属快速成型机，其特征在于：在所述内部轨道的一端还设置有一外部轨道。
4.根据权利要求1中所述的一种双光束的金属快速成型机，其特征在于：所述滑枕前后运动机构由直线导轨导向，伺服电机同步驱动减速机减速后，齿轮齿条传动，龙门滑枕前后运动机构共四个，分为前后两组，分别驱动两个龙门架；两组龙门滑枕前后运动机构共用一套龙门滑枕。
5.根据权利要求1中所述的一种双光束的金属快速成型机，其特征在于：所述两个龙门架与前后两组龙门滑枕法兰板连接，构成双动柱式龙门结构；横梁通过横梁上下运动机构连接，在两个龙门架上上下运动；所述横梁上下运动机构由一个伺服电机通过“一分二”T型双输出减速机减速后，由两根传动轴传递扭矩，再通过两个直角减速机换向输出到龙门架两边的竖直安装的滚珠丝杠上作为驱动，以直线导轨作为导向，实现横梁在龙门架上上下运动，构成动梁结构。
6.根据权利要求1中所述的一种双光束的金属快速成型机，其特征在于：所述法兰左右运动机构由直线导轨导向，伺服电机驱动减速机减速，齿轮齿条传动。
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