CN214978524U - 一种用于金属3d打印零件的激光抛光设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备，包括：机柜、设于机柜上的工作台和光路系统；光路系统的出光端位于工作台的上方，并可将激光照射至工作台上；工作台处设有第一能场发生器和第二能场发生器，第一能场发生器位于工作台的两侧，第二能场发生器与第一能场发生器正交设于工作台处。根据本申请提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，能够在对3D打印得到的工件进行表面抛光的同时，通过多能场辅助大大提高抛光的效率，控制抛光裂纹，提升工件的表面性能，有效提高工件表面强度和耐磨性。

Description

一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备

技术领域

本申请涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备。

背景技术

在现代制造业中常常需要对工件表面进行抛光处理，提高工件表面的整洁程度，抛光工作传统意义上采用手工作业的方式，抛光精度差、效率低、抛光质量缺乏一致性和稳定性；而且，手工抛光的工作极其单调枯燥。

针对这些问题，激光抛光应运而生，激光抛光属于非接触加工过程，通过计算机程序控制即可可以实现加工过程的自动化，可控性强，具有高精度、高效率和高稳定性等优点。

但是，目前的激光抛光仅能对工件的表面起到抛光作用，针对通过选择性激光融化(Selectivelaser melting，SLM)等3D打印技术获得的金属零件，其表面结构疏松，目前激光抛光无法对这类工件的表面进行改性处理，导致抛光后的工件表面易损。

实用新型内容

本申请提供一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备，能够在对3D打印得到的工件进行表面抛光的同时对工件的表面进行改性处理，有效提高工件表面强度和耐磨性。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备，包括：机柜、设于所述机柜上的工作台和光路系统；所述光路系统的出光端位于所述工作台的上方，并可将激光照射至所述工作台上；

所述工作台处设有第一能场发生器和第二能场发生器，所述第一能场发生器位于所述工作台的两侧，所述第二能场发生器与所述第一能场发生器正交设于所述工作台处。

在一种可能的设计方式中，所述工作台的一侧设有位移机机构，所述位移机构与所述工作台相连接，所述位移机构用于带动所述工作台移动。

在一种可能的设计方式中，所述位移机构包括位于所述工作台下方的升降台，所述升降台用于带动所述工作台沿竖直方向移动。

在一种可能的设计方式中，所述位移机构还包括位于所述升降台和所述工作台之间的水平位移组件，所述水平位移组件包第一移动件和第二移动件，所述第一移动件和所述第二移动件的移动方向正交；所述水平位于组件用于带动所述工作台在水平方向上移动。

在一种可能的设计方式中，所述升降台上设有驱动手轮，所述驱动手轮与所述升降台转动连接，所述驱动手轮用于驱动所述升降台升降。

在一种可能的设计方式中，所述光路系统包括设于所述机柜内的光纤激光器和位于所述工作台上方的激光抛光头，所述激光抛光头与所述光纤激光器通过光纤相连接。

在一种可能的设计方式中，所述激光抛光设备还包括设于所述机柜上的气路系统，所述气路系统用于为工件表面提供保护气。

在一种可能的设计方式中，所述气路系统包括储气罐和保护罩，所述储气罐设于所述机柜上，所述保护罩设于所述工作台上；所述储气罐和所述保护罩通过输气管道相连通。

在一种可能的设计方式中，所述第一能场发生器为电磁场发生器，所述第二能场发生器为超声波发生器。

在一种可能的设计方式中，所述激光抛光设备还包括控制器和显示器，所述控制器与所述显示器电信号连接，且所述控制器与所述光路系统、所述第一能场发生器和所述第二能场发生器电信号连接。

本申请实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，通过在工作台处设置正交的第一能场发生器和第二能场发生器，在对工件进行激光抛光时，第一能场发生器和第二能场发生器产生的能场能够使得工件表面被激光熔化呈熔融状态的液态金属流动和振动，能够增加液态分子件的结合力，使得工件表面的金属结合得更加紧密，相比于现有技术，能够对工件的表面进行改性处理，能够有效提高工件表面强度和耐磨性。

本申请的构造以及它的其他目的及有益效果将会通过结合附图进行详细说明，以保证对优选实施例的描述更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请第一个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的整体结构示意图；

图2是本申请第一个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的前视图；

图3是本申请第二个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的整体结构示意图；

图4是本申请第二个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的拓扑结构图；

图5是本申请第二个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的前视图。

附图标记说明：

10-机柜；20-工作台；30-光路系统；40-位移机构；50-气路系统；60-显示器；

21-第一能场发生器；22-第二能场发生器；31-激光抛光头；41-升降台；42-水平位移组件；51-储气罐；52-保护罩；

411-驱动手轮；421-第一移动件；422-第二移动件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

针对目前3D打印工件表面强度低，容易顺坏的问题。参照图1和图2所示，图1是本申请第一个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的整体结构示意图，图2是本申请第一个方面实施例提供的一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备的前视图。根据本申请第一个方面实施例，提供了一种激光抛光设备，包括：机柜10、设于机柜10上的工作台20和光路系统30；光路系统30的出光端位于工作台20的上方，并可将激光照射至工作台20上。

具体的，本申请实施例中，机柜10可以是铝合金、不锈钢或者其他金属或合金材料制成，在机柜10内可以设有安装机架，安装机架上可以开设标准安装孔位，在安装机架上可以安装其他电子元器件或零部件。例如，在安装机架上可以安装光路系统30的光纤激光器或者控制整个设备运行和工作的控制器等。

可以理解的是，由于机柜10内安装有各种电子元器件，电子元器件在工作时会产生热量，因此，本申请实施例中，可以在机柜10的侧壁、底壁或者侧壁和底壁上开设连通机柜10内外的散热通孔，这样能够加强机柜10内外的空气流动，及时将机柜10内部的热量导出或者散发到机柜10外，从而对机柜10内的电子元器件进行散热。

可选的，在一些具体示例中，还可以在机柜10内安装散热风机，散热风机工作时，将机柜10内的热空气从散热通孔吹出到机柜10的外部，这样能够加强机柜10内外的空气对流，加强散热效果。

可以理解的是，工作台20的材质可以与机柜10相同，也可以不同。在工作台20上可以设置有夹持工件的夹具。其中，夹具可以是三抓或者四抓夹头。在一些可能的示例中，夹具也可以是电控永磁吸盘。

其中，光路系统30主要是产生并传输激光，并将激光照射到工作台20上的工件上。因此，光路系统30的出光端主要是激光抛光头，激光抛光头将光线引导照射到工件上。

在一些可能的方式中，光路系统30的出光端可以设置有光路调节件(例如反射镜、平面镜等)将激光反射到工件上。

可选的，本申请实施例中，还可以将光路调节件与工作台20之间的夹角设置为可调的形式，例如反射镜的背面设置转轴，通过转轴转动反射镜，即可实现对光路的调节，使得能够对复杂结构的工件进行抛光。

其中，本申请实施例中，在工作台20处设有第一能场发生器21和第二能场发生器22，第一能场发生器21位于工作台20的两侧，第二能场发生器22与第一能场发生器21正交设于工作台20处。

具体的，参照图1所示，本申请实施例中，第一能场发生器21可以是设置在工作台20两端或者两侧的两个永磁体，两个永磁体之间可产生磁场，磁场使得被激光融化的液态金属在工件的表面流动，能够从凸出的鼓包处流动到凹陷的凹坑内，这样，能够加快对工件表面的抛光效率。

可选的，第一能场发生器21也可以是设置在工作台20两端或者两侧的电磁铁，在电磁铁通电时，同样可以产生磁场，提高对工件表面的抛光效率。

第二能场发生器22是可以在工作台20产生机械震荡的能场发生器，使得工作台20带动其上的工件发生机械震荡，工件表面被激光熔融的液态金属在震荡下逐渐填入到凹陷的凹坑处，并且随着震荡能够排出液态金属内的气体或其他气隙，从而能够提高工件表面抛光后的表面层的紧密性，提高工件表面硬度。

本申请实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，通过在工作台20处设置正交的第一能场发生器21和第二能场发生器22，在对工件进行激光抛光时，第一能场发生器21和第二能场发生器22产生的能场能够使得工件表面被激光熔化呈熔融状态的液态金属流动和振动，能够增加液态分子件的结合力，使得工件表面的金属结合得更加紧密，相比于现有技术，能够对工件的表面进行改性处理，能够有效提高工件表面强度和耐磨性。

可以理解的是，由于不同工件可能存在尺寸、体积以及需要抛光部位的表面积的大小不同，在抛光时为了能够对工件的整个表面都能够进行抛光，通常需要对工件进行移动。为此，参照图1和图2所示，本申请实施例中，在工作台20的一侧设有位移机构40，位移机构40与工作台20相连接，位移机构40用于带动工作台20移动。

具体的，本申请实施例中，位移机构40可以是设置在工作台20的下方，也可以是与工作台20保持在同一水平面，并设置在工作台20的一侧。

例如，在一些具体示例中，位移机构40可以是直线气缸、滑动气缸或者活塞缸，工作台20可以是设置在直线气缸活动滑动气缸的滑动块上，并随着滑动块的移动而移动，从而能够带动被夹持在工作台20上的工件一起移动。针对活塞缸的情况，具体可以在活塞缸的活塞上设置安装块，将工作台20安装在安装块上，并随着活塞缸的活塞一起运动。

其中，位移机构40可以是设置在机柜10的侧壁上，例如通过螺栓、螺钉或者螺杆等连接部件固定在机柜10的侧壁上。当然，位移机构40也可以是通过焊接的方式焊接在机柜10的侧壁上。

可选的，本申请实施例中，位移机构40包括位于工作台20下方的升降台41，升降台41用于带动工作台20沿竖直方向移动。

具体的，升降台41可以包括与机柜10的侧壁固接的立柱和设置在立柱上的滑动气缸，滑动气缸可在立柱上沿机柜10的高度方向滑动，工作台可以设置在滑动气缸上。

这样，可以通过升降台41对工作台20的水平高度位置进行调整，从而能够适用于不同身高的工人使用，方便工人操作。

在一些可能的方式中，参照图1和图2所示，升降台41上设有驱动手轮411，驱动手轮411与升降台41转动连接，驱动手轮411用于驱动升降台41升降。

具体的，驱动手轮411可以通过蜗杆传动的形式与升降台41转动连接，通过驱动手轮411来驱动升降台41的升降，这样，工人可以根据自己操作的实际需求对升降台41的高度进行调整，即对工作台20的高度进行调整，能够提高人机交互体验。

可选的，在一些可能的方式中，也可以是在机柜10的侧壁固设齿条，驱动手轮411通过齿轮与齿条啮合，在驱动手轮上连接升降台41，这样，在转动驱动手轮411时，驱动手轮411相对于齿条运动，从而对升降台41实现升降。

在一种可选示例中，位移机构40还包括位于升降台41和工作台20之间的水平位移组件42，水平位移组件42包第一移动件421和第二移动件422，第一移动件421和第二移动件422的移动方向正交；水平位于组件42用于带动工作台20在水平方向上移动。

具体的，参照图1所示，本申请实施例中，第一移动件421可带动工作台20沿图1中x轴示出的正负方向运动；第二移动件422可带动工作台20沿图1中y轴示出的正负方向运动。

其中，第一移动件421可以是电缸、气缸、直线气缸、滑动气缸或者活塞气缸等。第二移动件422可以是与第一移动件421相同或者不同。

这样，通过第一移动件421和第二移动件422的协同移动，可以使得工作台20能够带动工件在整个水平面上运动，从而能够对工件的各个部位都能够进行抛光，能够提高抛光效率。

可选的，本申请实施例中，光路系统30包括设于机柜10内的光纤激光器(图中未示出)和位于工作台20上方的激光抛光头31，激光抛光头31与光纤激光器通过光纤相连接。

本申请实施例中，通过光纤连接光纤激光器和激光抛光头31，这样，光纤激光器产生的激光在光纤内传播，能够避免激光的能量损失，提高能量利用率。

可以理解的是，光纤激光器可与电源连接，并将电源提供的电能转化为激光光能。

可选的，本申请实施例中，第一能场发生器21为电磁场发生器，第二能场发生器22为超声波发生器。

具体的，电磁场发生器可发出电磁场，电磁场作用在熔融金属上，可以使得熔融金属在工件表面流动，能够加快工件的抛光效率；另外，超声波发生器可在工件表面产生超声震荡，使得工件表面处于熔融状态的液态金属内产生微型爆炸，将液态金属内的空气和气隙排出，能够是的金属冷却凝固后更加紧密，使得工件表面的强度更高。

可以理解的是，为方便对本申请实施例提供的激光抛光设备进行控制，参照图1和图2所示，本申请实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备还可以包括：控制器(图中未示出)和显示器60，控制器与显示器60电信号连接，且控制器与光路系统30、第一能场发生器21和第二能场发生器22电信号连接。

具体的，本申请实施例中，控制器可以是中央处理器(central processing unit，CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者现场可编程门阵列(Field-programmable gate array，FPGA)等。

当然，在一些可能的示例中，控制器也可以是设有上述CPU、MCU或者FPGA等的电脑主机或者计算机等设备。

其中，显示器可以是液晶显示器、液晶显示屏或者其他显示屏，显示屏可以用来显示激光抛光设备的抛光参数或当前控制参数等信息，以便于工人你能够更好的对激光抛光设备进行控制和操作。

根据本申请实施例的第二个方面，参照图3-图5所示，图3是本申请第二个方面实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备的整体结构示意图，图4是本申请第二个方面实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备的拓扑结构图，图5是本申请第二个方面实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备的前视图。与前述实施例的不同之处在于，本实施例提供的用于金属3D打印零件的激光抛光设备还包括设于机柜10上的气路系统50，气路系统50用于为工件表面提供保护气。

具体的，本申请实施例中气路系统50可提供氮气、氦气、氙气等惰性气体，并将惰性气体输送到工件抛光的表面上，从而将工件附近的空气排除，能够有效对工件的抛光面进行保护，提高工件抛光后表面的光泽度。

可选的，参照图3和图5所示，气路系统50包括设于机柜10上的储气罐51和罩设于工作台20上的保护罩52，储气罐51通过输气管道与保护罩52的内部相连通。

具体的，储气罐51可以是加压罐或者高压罐，储气罐51内可以储存惰性气体。在具体对工件进行抛光时，还可以在工件外周罩设保护罩52，其中，保护罩52的材质可以是与机柜10相同。当然，保护罩52也可以选用不同于机柜10的材质。

在具体使用时，在保护罩52的顶部还可以设置顶盖，将工件包裹起来，这样，工件整个处于惰性气体分为中，不会在抛光过程中发生氧化的情况，能够保持抛光后工件的表面光泽。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，包括：机柜(10)、设于所述机柜(10)上的工作台(20)和光路系统(30)；所述光路系统(30)的出光端位于所述工作台(20)的上方，并可将激光照射至所述工作台(20)上；

所述工作台(20)处设有第一能场发生器(21)和第二能场发生器(22)，所述第一能场发生器(21)位于所述工作台(20)的两侧，所述第二能场发生器(22)与所述第一能场发生器(21)正交设于所述工作台(20)处。

2.根据权利要求1所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述工作台(20)的一侧设有位移机构(40)，所述位移机构(40)与所述工作台(20)相连接，所述位移机构(40)用于带动所述工作台(20)移动。

3.根据权利要求2所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述位移机构(40)包括位于所述工作台(20)下方的升降台(41)，所述升降台(41)用于带动所述工作台(20)沿竖直方向移动。

4.根据权利要求3所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述位移机构(40)还包括位于所述升降台(41)和所述工作台(20)之间的水平位移组件(42)，所述水平位移组件(42)包第一移动件(421)和第二移动件(422)，所述第一移动件(421)和所述第二移动件(422)的移动方向正交；所述水平位于组件(42)用于带动所述工作台(20)在水平方向上移动。

5.根据权利要求3所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述升降台(41)上设有驱动手轮(411)，所述驱动手轮(411)与所述升降台(41)转动连接，所述驱动手轮(411)用于驱动所述升降台(41)升降。

6.根据权利要求1所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述光路系统(30)包括设于所述机柜(10)内的光纤激光器和位于所述工作台(20)上方的激光抛光头(31)，所述激光抛光头(31)与所述光纤激光器通过光纤相连接。

7.根据权利要求1所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述激光抛光设备还包括设于所述机柜(10)上的气路系统(50)，所述气路系统(50)用于为工件表面提供保护气。

8.根据权利要求7所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述气路系统(50)包括储气罐(51)和保护罩(52)，所述储气罐(51)设于所述机柜(10)上，所述保护罩(52)设于所述工作台(20)上；所述储气罐(51)和所述保护罩(52)通过输气管道相连通。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述第一能场发生器(21)为电磁场发生器，所述第二能场发生器(22)为超声波发生器。

10.根据权利要求1-8任一项所述的用于金属3D打印零件的激光抛光设备，其特征在于，所述激光抛光设备还包括控制器和显示器(60)，所述控制器与所述显示器(60)电信号连接，且所述控制器与所述光路系统(30)、所述第一能场发生器(21)和所述第二能场发生器(22)电信号连接。

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