CN208245814U - 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 - Google Patents
一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208245814U CN208245814U CN201820196830.XU CN201820196830U CN208245814U CN 208245814 U CN208245814 U CN 208245814U CN 201820196830 U CN201820196830 U CN 201820196830U CN 208245814 U CN208245814 U CN 208245814U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grinding
- powder
- movement mechanism
- melting coating
- laser melting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 241000416536 Euproctis pseudoconspersa Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本实用新型属于增减材复合制造领域，具体涉及一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置。本装置由激光熔覆头、激光熔覆头Z向运动机构、微细砂轮、回转B轴、磨削头Z向运动机构、床身、成形零件、第一供粉箱、第一粉末回收箱、第二粉末回收箱、粉末除尘机、基板、升降台、Y向运动平台、X向运动平台、机床底座、成形腔室、保护气源、粉末回收箱、铺粉轮、第二供粉箱、控制柜、机床防护罩等组成。在一种装置上集成增材制造和减材制造两种加工方法，进行原位复合制造，既能克服单纯的增材制造技术在尺寸精度和表面质量等方面的缺陷，也可以克服磨削加工对零部件复杂程度等方面的制约，有望实现各类复杂金属零件的高效精密激光增材制造。
Description
技术领域
本实用新型属于增减材复合制造领域，具体涉及一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置。
背景技术
(1)选区激光熔覆技术(SLM)属于增材制造，与传统的材料去除和受迫变形加工方式相比，能够制造任意复杂结构、近乎致密的金属零件，适用于制造带内流道、内型腔、多孔、薄壁件等复杂扭曲曲面和异形封闭型腔的零件，有很好的应用前景。经激光熔覆后的金属零件存在表面粗糙度过大，成形精度较低，成形后的零件内腔、异形孔、复杂曲面容易形成加工死角和盲区，无法进行后续加工或处理，不但影响金属零件的成形精度和使用性能，而且限制了选区激光熔覆方法的进一步推广应用。
(2)为了充分利用增材制造的优点，避免其缺点，将增材制造技术与减材制造技术相结合的增减材复合制造已经引起人们的重视。磨削作为现代机械制造行业重要的精密加工工艺方法，具有加工精度高、生产效率高、柔性好等优点，是加工高精度零件必不可少的终端工序。与其他切削加工方式相比，磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。
(3)本发明采用一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，对于基于分层制造的增材制造方法来说，可以在其分层成形的基础上进行原位复合磨削成形层的内外表面，不但可以改善成形零件的精度和表面粗糙度，而且与选区激光熔覆方法结合在一起，可制造很复杂的金属零件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，利用选区激光熔覆，实现金属零件的分层增材制造，然后利用磨削方法，实现熔覆成形层内外表面的原位磨削，该装置复合两种制造方法，实现金属零件的原位增减材制造，不但可以制造很复杂的金属零件，而且能保证成形零件的尺寸精度和表面粗糙度，可克服现有激光熔覆技术加工金属零件的质量不足。
为实现本发明目的采用的技术方案：
提供一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，装置由激光熔覆头、激光熔覆头Z向运动机构、微细砂轮、回转B轴、磨削头Z向运动机构、床身、成形零件、第一供粉箱、第一粉末回收箱、第二粉末回收箱、粉末除尘机、基板、升降台、Y向运动平台、X向运动平台、机床底座、成形腔室、保护气源、粉末回收箱、铺粉轮、第二供粉箱、控制柜、机床防护罩等组成。
其工作流程如下：
(1)建立实体零件的几何模型，控制系统规划选区激光熔覆成形的扫描路径。
(2)对成形腔室充入保护气体，利用粉末摊铺系统在成形区域铺覆一层粉末，利用选区激光快速成形的激光扫描熔覆待成形层未料，进行零件该层的结构成形。
(3)控制系统识别需要施加磨削加工的已成形层部位，结合实体零件的几何模型，规划并生成原位磨削加工的磨削路径。
(4)利用磨削减材系统利对选区激光熔覆成形层进行原位磨削，在增材制造成形层基础上磨削去除成形层内外表面余量，改善该熔覆层的表面粗糙度及几何精度。
(5)将成形基板降低一层粉末厚度，重复步骤(2)、(3)、(4)直至获得最终的三维实体零件。
本发明所提供的一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，与现有技术相比，主要特点和效果在于：
1.在一种装置上集成增材制造和减材制造两种加工方法，可以对激光熔覆增材成形的零件进行磨削原位减材制造，不但可以制造很复杂的金属零件，而且能保证成形零件的尺寸精度和表面粗糙度。
2.能够对激光熔覆成形零件的加工死角和盲区进行原位磨削，解决了后续加工工序加工困难或者无法加工的难题。
3、装置只需对现有激光熔覆装置进行简单改造即可，结构可靠，布局合理，增加的成本较低，同时也提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置示意图。
图中：1激光熔覆头；2激光熔覆头Z向运动机构；3微细砂轮；4回转B轴；5磨削头 Z向运动机构；6床身；7成形零件；8第一供粉箱；9第一粉末回收箱；10粉末除尘机；11 基板；12升降台；13Y向运动平台；14X向运动平台；15机床底座；16成形腔室；17保护气源；18第二粉末回收箱；19铺粉轮；20第二供粉箱；21控制柜；22机床防护罩。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参阅图1，本发明提出的一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，由激光熔覆头1、激光熔覆头Z向运动机构2、微细砂轮3、回转B轴4、磨削头Z向运动机构5、床身6、成形零件7、第一供粉箱8、第一粉末回收箱9、粉末除尘机10、基板11、升降台12、Y向运动平台13、X向运动平台14、机床底座15、成形腔室16、保护气源17、第二粉末回收箱18、铺粉轮19、第二供粉箱20、控制柜21、机床防护罩22组成。本发明采用一体式布局，结构紧凑，适用于金属零件的激光熔覆和磨削加工原位复合制造，实现金属零件的一体化制造。
参阅图1，激光熔覆头1安装于激光熔覆头Z向运动机构2上，激光熔覆头Z向运动机构2可相对于床身6做Z向运动，与升降台12、Y向运动平台13及X向运动平台14一起实现金属零件的分层熔覆功能。
参阅图1，微细砂轮3位于回转B轴4上，回转B轴4安装于磨削头Z向运动机构5上，磨削头Z向运动机构5可相对于床身6做Z向运动，与升降台12、Y向运动平台13及X向运动平台14一起实现金属零件的熔覆层的内外侧磨削加工功能，回转B轴4可实现复杂曲面的磨削功能。
参阅图1，激光熔覆系统(主要含激光熔覆头1和激光熔覆头Z向运动机构2)和磨削系统(主要含微细砂轮3、回转B轴4和磨削头Z向运动机构5)分别位于床身6上方，并列布置，共用一套水平面的运动平台系统(主要含升降台12、Y向运动平台13和X向运动平台14)，通过激光熔覆一层，磨削加工一层，实现金属零件的激光熔覆和磨削原位复合制造功能。
参阅图1，第一供粉箱8和第二供粉箱20位于成形腔室16两端上方，铺粉轮19在成形腔室16内实现均匀成铺粉功能，第一粉末回收箱9和第二粉末回收箱18位于成形腔室16的两侧，铺粉轮19同时把多余的粉未送回第一粉末回收箱9和第二粉末回收箱18。
参阅图1，控制柜21对激光熔覆头Z向运动机构2、磨削头Z向运动机构5、回转B轴4、升降台12、Y向运动平台13和X向运动平台14进行数控控制，机床底座15起支撑作用，机床防护罩22、粉末除尘机10和保护气源17为激光熔覆和磨削原位复合制造提供必要的工作条件。
以下结合典型金属零件的选区激光熔覆与磨削原位复合制造过程对本发明做充分说明：
(1)把待成形零件7的CAD模型输入控制系统21，根据成形零件7模型的分层轮廓信息，分别规划并生成零件每一层的激光熔覆与磨削加工的路径；
(2)成形腔室16抽真空，保护气源17对成形腔室16充惰性气体；
(3)位于成形腔室16上方的第一供粉箱8和第二供粉箱20供粉，铺粉轮19在基板11上均匀铺置金属粉末层，同时把多余的粉未送回位于成形腔室16两侧的第一粉末回收箱9和第二粉末回收箱18，粉末除尘机10进行除尘；
(4)控制柜21控制激光熔覆头Z向运动机构2、Y向运动平台13和X向运动平台14 联动，使激光熔覆头1沿生成的扫描路径依次对金属粉末摊铺层实施激光选区熔化,进行零件该层的结构成形；
(5)当选区激光熔覆一层金属层粉末之后，控制柜21控制磨削头Z向运动机构5、Y向运动平台13、X向运动平台14、微细砂轮3和回转B轴4，使微细砂轮3沿控制系统生成的磨削路径对零件的已成形层进行原位磨削减材加工；
(6)然后升降台12下降一定高度，使位于升降台12上方的基板11及原位复合制造的零件层也随之下降同样的高度；
(7)重复步骤(3)～(6)，完成零件新的一层的原位复合制造；
(8)连续重复步骤(3)～(6)直至完成成形零件7的激光熔覆和磨削原位复合制造。
应当指出，上述仅为实现本发明目的的一个较佳实施例，用于例证而并非全部。对于在本发明内容实质的基础上做出的等效变形和替代，均应包括在本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，其特征在于：本装置由床身(6)、安装床身(6)上的激光熔覆头Z向运动机构(2)和磨削头Z向运动机构(5)、安装于激光熔覆头Z向运动机构(2)的激光熔覆头(1)、安装于磨削头Z向运动机构(5)上的微细砂轮(3)和回转B轴(4)、机床底座(15)、安装于机床底座(15)上的Y向运动平台(13)和X向运动平台(14)、成形腔室(16)、安装于成形腔室(16)内的基板(11)和升降台(12)、位于成形腔室(16)上方的第一供粉箱(8)和第二供粉箱(20)、位于成形腔室(16)两侧的第一粉末回收箱(9)和第二粉末回收箱(18)、铺粉轮(19)、粉末除尘机(10)、保护气源(17)、控制柜(21)、机床防护罩(22)组成。
2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置，其特征在于：第一供粉箱(8)和第二供粉箱(20)位于成形腔室(16)两端上方，铺粉轮(19)在成形腔室(16)内实现均匀成铺粉功能，同时把多余的粉未送回第一粉末回收箱(9)和第二粉末回收箱(18)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820196830.XU CN208245814U (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820196830.XU CN208245814U (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208245814U true CN208245814U (zh) | 2018-12-18 |
Family
ID=64608223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820196830.XU Expired - Fee Related CN208245814U (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208245814U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110744818A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-04 | 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 | 一种3d打印机的铺粉装置 |
| CN110919511A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种基于激光熔覆技术的零部件外表打磨装置 |
| CN111360657A (zh) * | 2020-03-21 | 2020-07-03 | 重庆大学 | 一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法 |
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201820196830.XU patent/CN208245814U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110744818A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-04 | 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 | 一种3d打印机的铺粉装置 |
| CN110919511A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种基于激光熔覆技术的零部件外表打磨装置 |
| CN111360657A (zh) * | 2020-03-21 | 2020-07-03 | 重庆大学 | 一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108161009A (zh) | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 | |
| CN208245814U (zh) | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造装置 | |
| CN106735216B (zh) | 一种金属零件的增减材复合制造装备及方法 | |
| CN106001568B (zh) | 一种梯度材料金属模具3d打印一体化制备方法 | |
| CN106216862B (zh) | 一种基于电弧增材和高能束流减材的复合制造方法及装置 | |
| CN104001915B (zh) | 一种高能束增材制造大尺寸金属零部件的设备及其控制方法 | |
| CN106513676B (zh) | 一种光斑与粉斑自动协同可控的激光金属增材制造方法 | |
| CN103495731B (zh) | 一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法 | |
| CN107470619A (zh) | 一种金属零件的增材制造方法 | |
| CN101310964B (zh) | 医用植入体蜡模的选区激光熔化快速成型方法及装置 | |
| CN108396318A (zh) | 一种选区激光熔覆与磨削原位复合制造方法 | |
| CN104588649B (zh) | 激光直接成形悬臂结构金属零件的工艺 | |
| CN106676597B (zh) | 3d打印增材制造精加工设备及其加工方法 | |
| CN106735730A (zh) | 电弧填丝增材制造方法及装置 | |
| CN201235608Y (zh) | 医用植入体蜡模的选区激光熔化快速成型装置 | |
| CN104668563A (zh) | 一种具有高粉末原料利用率的高能束增材制造方法与设备 | |
| CN210305757U (zh) | 一种基于动态成形缸的增材制造装置 | |
| JP7487102B2 (ja) | Ｄｍｌｍビルドプラットフォームおよび表面平坦化 | |
| CN203109235U (zh) | 多金属液态喷射沉积增材制造设备 | |
| CN106001571A (zh) | 一种金属零件激光选区合金化增材制造方法 | |
| CN105799172B (zh) | 一种3d打印建筑装饰的设备与方法 | |
| CN106064273A (zh) | 电子束复合增材制造方法 | |
| CN205587660U (zh) | 一种金属增材制造设备 | |
| CN104647762A (zh) | 切削加工式3d工业打印装置及打印方法 | |
| CN107049538A (zh) | 一种义齿slm 3d打印方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181218 |