CN213559880U - 一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，包括成形平台和送粉装置，成形平台的两侧分别设置有左侧收粉装置和右侧收粉装置，送粉装置与成形平台顶面之间设置有刮刀架，刮刀架包括与送粉装置活动连接的储粉装置，储粉装置底部设置有定量送粉装置，定量送粉装置下端设置换向机构，刮刀架上还设置有刮刀，刮刀位于换向机构下方，换向机构可沿其轴向旋转。本实用新型的铺粉装置可以实现双向刮粉；单刮刀容易操作性且容易维护性，避免了双刮刀调平带来的隐患以及单刮刀的效率低下问题，减少了粉尘的扬尘和粉末零污染。在保证双向高效率铺粉的同时大幅提高了设备的可靠性。

Description

一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置

技术领域

本实用新型属于金属增材制造技术领域，具体涉及一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置。

背景技术

金属增材制造是属于金属件直接成形的一种方法，是快速成形技术的最新发展。该技术基于快速成形的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成形有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全荣获，产生冶金结合。

基于铺粉方式的金属增材制造技术的成形过程如下：铺粉装置在成形缸上铺设一层金属粉末，能量束在计算机控制下，根据成形件截面形状信息，对粉末进行扫描，使扫描区域内的粉末熔化，得到成形件单层；接着成形缸下降一层厚的距离，铺粉装置重新铺粉，继续下一层的成形；如此逐层叠加，最终获得特定几何形状的金属零件。

在上述成形过程中，要求铺粉装置能够把金属粉末均匀、平整地铺在成形缸上，现有技术中一般采用刮刀进行铺粉，常用的铺粉方式为单向铺粉和双向铺粉两种。其中，单向铺粉设备常采用双缸形式，铺粉刮刀需要跨两个缸，且只是单行程工作，在每次铺粉之前，刮刀首先需要运动至初始位置，然后执行铺粉，这种铺粉机制效率低，耗费时间长且铺粉效果受单次供粉量的限制。现如今，大多设备已经采用效率更高的双向铺粉装置，这一类设备只保留一个成形缸，铺粉装置进行双行程往返铺粉，但是按照使用刮刀的数量，现有双向铺粉装置进一步又分为单刮刀模式装置和双刮刀模式装置两种。

随着增材制造技术的发展，增材制造设备可打印的零件尺寸也随之增大，为了提高成形效率，多数设备制造商采用了双刮刀双向刮粉的方案来应对不断增加的打印面积。在该方案中，两个刮刀安装于同一个刮刀架中，在铺粉动作前，给粉机构将粉末送至刮刀架皆能完成铺粉动作。相比之下比以往的单刮刀单向铺粉的方案减少了刮刀的回程时间，提高了工作效率，因而被广泛采用。

双刮刀模式装置的实现必须保证两个刮刀的高度一致，否则在往复铺粉的过程中会出现铺粉层厚不均、刮刀卡住或成形工件被刮刀损毁等现象，影响工件的成形质量以及设备运行的稳定性。因而，在打印任务开始之前，必须对刮刀进行调平，通过刮刀调平以保证刮刀下沿和成形平的平行度，一是调平方法繁琐，二是两个刮刀的高度适中存在细微差别，因此双刮刀的调平对操作人员的技能有较高要求且给设备的稳定性埋下一定隐患。而单刮刀方案给粉机构只能将粉末积存与刮刀的一侧，因而只能实现单方向铺粉，该方案铺粉效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，解决了现有铺粉装置结构复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，包括成形平台和送粉装置，成形平台的两侧分别设置有左侧收粉装置和右侧收粉装置，送粉装置与成形平台顶面之间设置有刮刀架，刮刀架包括与送粉装置活动连接的储粉装置，储粉装置底部设置有定量送粉装置，定量送粉装置下端设置换向机构，刮刀架上还设置有刮刀，刮刀位于换向机构下方，换向机构可沿其轴向旋转。

本实用新型的特点还在于，

储粉装置底部安装有压力传感器，用于检测储粉装置中的粉末量；

换向机构采用气缸和凸轮机构直接左右转动；或采用电机带动皮带传动，使换向机构左右转动；或采用电机带动丝杠传动，使换向机构左右转动；或采用电机带动齿轮齿条传动，使换向机构左右转动。

本实用新型的有益效果是，

本实用新型的铺粉装置可以实现双向刮粉的高效率；单刮刀容易操作性且容易维护性，避免了双刮刀调平带来的隐患以及单刮刀的效率低下问题，也减少了粉尘的扬尘和粉末零污染。在保证双向高效率铺粉的同时大幅提高了设备的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置的送粉示意图；

图2是本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置的换向送粉示意图；

图3是本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置中刮刀、定量送粉装置和换向机构的集成示意图。

图中，1.送粉装置，2.换向机构，3.刮刀，4.定量送粉装置，5.压力传感器，6.左侧收粉装置，7.3D打印零件，8.金属粉末，9.右侧收粉装置，10.成形平台，11.储粉装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不局限于这些实施方式。

本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，如图1及图2所示，包括成形平台10和送粉装置1，成形平台10的两侧分别设置有左侧收粉装置6和右侧收粉装置9，送粉装置1与成形平台10顶面之间设置有刮刀架，刮刀架包括与送粉装置1活动连接的储粉装置11，储粉装置11底部安装有压力传感器5，用于检测储粉装置中的粉末量；储粉装置11底部设置有定量送粉装置4，如图3所示，定量送粉装置4下端连接换向机构2，刮刀架上还设置有刮刀3，刮刀3位于换向机构2下方，换向机构2可沿其轴向旋转。

换向机构2的倾斜角大于所打印金属粉末8的安息角，保证粉末能顺利落到成形平台，该换向机构2的实现采用气缸和凸轮机构直接左右转动；或采用电机带动皮带传动，使换向机构2左右转动；或采用电机带动丝杠传动，使换向机构2左右转动；或采用电机带动齿轮齿条传动，使换向机构2左右转动。

本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，其具体工作原理是：

在送粉装置1与成形平台10顶面之间设置刮刀架，刮刀架运动到一端的铺粉位置起始位置，当送粉装置1适量的粉末落入此储粉装置11中，控制换向机构2旋转至合适角度，使得定量送粉装置4落入适量的粉末到刮刀架即将运动方向一侧的成形平台10顶面，刮刀架开始刮粉向另一端运动，当移动到另一端某一指定位置，激光开始打印金属粉末，同时，换向机构2换向，定量送粉装置4落下适量的粉末到成形平台10顶面，等激光打印完此层金属粉末，此刮刀架开始向起始位置运动，给成形区域铺粉，运动起始位置的指定位置，激光开始打印下层金属粉末，同时，送粉装置1开始落入适量的粉末到储粉装置11，换向机构2换向，定量送粉装置4开始转动，落入适量的粉末到成形平台10顶面，等激光打印完此层金属粉末，刮刀架开始往另一端移动，给成形区域铺粉，刮刀架周而复始的运动，换向，送粉，逐层打印，直至把金属零件打印成形。刮刀3，换向机构2和定量送粉装置4集成一个整体，组成一个中转送粉装置，保证此送粉装置能容纳金属粉末至少能铺两层金属粉末的容量。

本实用新型一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，通过将刮刀、换向机构、定量送粉装置集成在刮刀架上，使其形成一个整体，组成一个中转送粉装置，保证此送粉装置能容纳金属粉末至少能铺两层金属粉末的容量。

采用该结构单刮刀铺粉装置进行双向铺粉的过程如下：

S1：刮刀3停留在送粉装置1的正下方，换向机构2处于如图1所示位置，送粉装置1落入适量的金属粉末8，刮刀3开始向右运动，铺粉铺到成形区域，直至到最右端，多余的金属粉末8就落入右侧收粉装置9中；

S2：激光开始打印金属粉末，同时，换向机构2开始换向处于如图2所示位置，定量送粉装置4转动，粉末落入适量的粉末到成形平台10顶面，如图2所示；

S3：此层金属粉末打印结束后，刮刀3开始从右侧往左侧运动，把落下的金属粉末刮到成形区域，刮刀3一直运动最左端，把多余的金属粉末刮到左侧收粉装置6，然后停留在送粉装置1的下方；

S4:激光开始打印金属粉末，同时，换向机构2开始换向到图1所示位置，若压力传感器5探测无金属粉末，送粉装置1开始落入适量的粉末到储粉装置，若压力传感器5探测到有金属粉末，定量送粉装置4直接落入到成形平台10顶面；

S5:此层金属粉末打印结束后，刮刀3开始向右运动，继续刮粉，这样周而复始不断刮粉，不断打印，直至打印结束。

Claims (3)

1.一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，其特征在于，包括成形平台(10)和送粉装置(1)，所述成形平台(10)的两侧分别设置有左侧收粉装置(6)和右侧收粉装置(9)，所述送粉装置(1)与成形平台(10)顶面之间设置有刮刀架，所述刮刀架包括与送粉装置(1)活动连接的储粉装置(11)，所述储粉装置(11)底部设置有定量送粉装置(4)，所述定量送粉装置(4)下端连接换向机构(2)，所述刮刀架上还设置有刮刀(3)，所述刮刀(3)位于换向机构(2)下方，所述换向机构(2)可沿其轴向旋转。

2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，其特征在于，所述换向机构(2)采用气缸和凸轮机构直接左右转动；或采用电机带动皮带传动，使换向机构(2)左右转动；或采用电机带动丝杠传动，使换向机构(2)左右转动；或采用电机带动齿轮齿条传动，使换向机构(2)左右转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，其特征在于，所述储粉装置(11)底部安装有压力传感器(5)，用于检测储粉装置中的粉末量。

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