CN220679378U - 一种飞行激光成形设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种飞行激光成形设备，包括成形平台、成形室、第一移动单元和激光单元，所述成形平台位于成形室内，所述激光单元包括光学模块和安装底板，所述光学模块设置在安装底板的顶面，所述安装底板通过第一移动单元与成形室顶面活动连接；通过将第一移动单元与激光单元连接，使得激光单元能够在成形平台上方根据需求移动至指定位置，从而使得通过数量较少的光学模块就能够实现对大幅面零件的打印，结构简单成本低，同时避免了单个振镜扫描幅面小不能满足大尺寸零件的加工需求，也避免了多振镜设备拼接导致加工精度降低的问题，保证加工精度与加工质量，满足实际加工需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种飞行激光成形设备。
背景技术
SLM是一种快速激光熔融成形技术，是以数字模形文件为基础，由计算机辅助设计生成零件的二维切片数据并导入成形设备，激光器出光经准直扩束后，再经由扫描振镜转折光路至场镜，最终聚焦到成形幅面，逐层烧结成形台上铺设好的金属粉末从而实现零件成形。这类技术中，振镜的扫描精度直接影响到零件的打印效率和质量，现有成形设备多采用固定振镜的方式。
单振镜设备受振镜偏转角的限制，扫描幅面较小，故成形幅面做不到很大，不满足大尺寸零件的加工需求。
多振镜设备依靠多个振镜拼接达成大成形幅面的打印，但此方法有一定缺陷，增加的振镜数量越多，振镜的拼接精度稳定性就越差，越影响加工精度和质量。
同时，在振镜拼接处还会出现开裂、断头等缺陷，幅面越大，拼接区越多，越容易出现缺陷，严重时会导致零件报废。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种飞行激光成形设备，解决目前不能在少量振镜的条件下完成大幅面激光成形的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种飞行激光成形设备，其特征在于，包括成形平台、成形室、第一移动单元和激光单元，所述成形平台位于成形室内，所述激光单元包括光学模块和安装底板，所述光学模块设置在安装底板的顶面，所述安装底板通过第一移动单元与成形室顶面活动连接。
进一步限定，所述光学模块的数量为至少一个，所述光学模块的扫描幅面小于成形平台的横向尺寸和纵向尺寸。
进一步限定，所述第一移动单元包括横向移动机构和纵向移动机构，所述横向移动机构与安装底板连接，横向移动机构带动安装底板沿横向方向移动；横向移动机构通过所述纵向移动机构与成形室顶面连接，纵向移动机构带动横向移动机构沿纵向方向移动。
进一步限定，所述第一移动单元包括横向移动机构和纵向移动机构，所述横向移动机构设置在成形室的顶面，横向移动机构设置在纵向移动机构的底部，所述安装底板与纵向移动机构连接，所述横向移动机构带动纵向移动机构沿横向方向移动，所述纵向移动机构带动安装底板沿纵向方向移动。
进一步限定，所述飞行激光成形设备还包括第二移动单元，所述第一移动单元包括纵向移动机构，所述安装底板通过纵向移动机构与成形室顶面连接，纵向移动机构带动安装底板沿纵向方向移动；所述成形平台与第二移动单元连接，第二移动单元带动成形平台沿横向方向移动。
进一步限定，所述光学模块的数量为多个，多个所述光学模块沿安装底板的设置方向并列设置；
所述光学模块的扫描幅面等于成形平台纵向尺寸且小于成形平台横向尺寸。
进一步限定，所述飞行激光成形设备还包括风路装置，风路装置包括沿横向方向相对设置的进风板和出风板，所述进风板和出风板均沿竖直方向设置在成形室内，进风板上开设有进风口，所述出风板上开设有吸风口；所述进风板沿横向方向与安装底板同步移动。
进一步限定，所述进风板通过第三移动单元与安装底板同步移动。
进一步限定，所述激光单元还包括防尘罩，所述防尘罩套设在激光单元和第一移动单元的外侧。
进一步限定，所述成形室的顶部为玻璃保护镜。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型通过将第一移动单元与激光单元连接，使得激光单元能够在成形平台上方根据需求移动至指定位置，从而使得通过数量较少的光学模块就能够实现可满足更大尺寸零件的加工需求，结构简单成本低；同时能够在完成相同幅面打印时，能够减少光路数量，降低拼接稳定性差的风险，也减少了多振镜设备拼接导致加工精度降低的问题，保证加工精度与加工质量，满足实际加工需求。
2、本实用新型既可以通过横向移动机构和纵向移动机构在成形室顶部平面方向任意位置移动，也可以通过使激光单元通过纵向移动机构在成形室顶部移动的同时通过成形平台在横向方向的移动对激光单元的扫描幅面进行补偿，使得在激光单元移动范围相同的情况下能够实现更大尺寸零件的加工。
3、本实用新型使进风板与安装底板沿横向方向同步移动，能够保证吹入成形室中的惰性气体能够自光学模块的正下方吹入，避免成形室内烟气附着在成形室顶板上降低作业效果。
附图说明
图1为实施例1飞行激光成形设备主视图；
图2为第一移动单元按照方式一连接示意图；
图3为第一移动单元按照方式二连接示意图；
图4为实施例2飞行激光成形设备主视图；
图5为实施例3风路装置主视图；
图中：10-成形平台；11-成形缸；12-竖直升降机构；20-成形室；30-第一移动单元；31-横向移动机构；32-纵向移动机构；40-激光单元；41-光学模块；42-安装底板；43-防尘罩；50-第二移动单元；60-进风板；61-出风板；62-进风口；63-吸风口；70-第三移动单元。
具体实施方式
实施例1
参考图1，本实施例提供一种飞行激光成形设备，包括成形平台10、成形室20、第一移动单元30和激光单元40，其中成形平台10位于成形室20内，激光单元40包括有光学模块41和安装底板42，光学模块41为包括激光器、扩束镜以及场镜等部件结构，用于聚焦到成形幅面，第一移动单元30通过安装底板42与光学模块41连接，光学模块41位于安装底板42的顶面，第一移动单元30安装在成形室20的顶部，通过第一移动单元30带动安装底板42在成形室20顶部移动，进而实现光学模块41根据需求移动至成形平台10上方的任意位置实现对成形平台10上金属粉末的烧结，完成大幅面激光成形。
光学模块41的数量为一个或者少量时，所有光学模块41在固定不动时通过调节自身振镜的角度形成的扫描幅面不能对成形平台10进行全面覆盖时，就需要通过横向移动和/或纵向移动光学模块41至成形平台10对应的位置完成烧结。
具体的，当光学模块41的扫描幅面在静态下(即未移动时)小于成形平台10的横向尺寸和纵向尺寸，此时第一移动单元30包括横向移动机构31和纵向移动机构32，第一移动单元30与安装底板42的连接方式包括：
方式一：参考图2，光学模块41安装在安装底板42的顶面，横向移动机构31的数量为两个，两个横向移动机构31沿着纵向方向相对设置，安装底板42的底面两端与对应的横向移动机构31连接，使得横向移动机构31能够带动安装底板42沿着横向方向水平移动。
纵向移动机构32的数量同样为两个，两个纵向移动机构32沿着横向方向相对设置在成形室20的两侧，纵向移动机构32与横向移动机构31连接，使得纵向移动机构32能够带动横向移动机构31沿着纵向方向水平移动，从而通过调节横向移动机构31和纵向移动机构32的移动方向带动光学模块41在成形平台10的上方水平移动至成形平台10的任意位置，使得单个光学模块41的扫描幅面也能够全面覆盖成形平台10。
方式二：参考图3，光学模块41安装在安装底板42的顶面，纵向移动机构32的数量为一个，此时纵向移动机构32安装在安装底板42的底面，纵向移动机构32能够带动安装底板42在纵向方向水平移动。
横向移动机构31的数量为两个，两个横向移动机构31沿着纵向方向相对设置在成形室20的顶面两侧，纵向移动机构32的相对两侧安装在对应的横向移动机构31上，横向移动机构31能够带动纵向移动机构32沿着横向方向水平移动，使得光学模块21能够在横向移动机构31和纵向移动机构32的作用下在成形平台10的上方移动至任意位置，从而使光学模块41的扫描幅面覆盖成形平台10。
根据成形平台10的幅面大小完成对应大小的零件烧结，实现大幅面激光成形。
进一步说明，横向移动机构31与纵向移动机构32连接可以通过在横向移动机构31与纵向移动机构32之间设置连接板，使得横向移动机构31通过带动连接板带动纵向移动机构32沿横向方向移动，或者纵向移动机构32通过带动连接板带动横向移动机构31沿纵向方向移动。
横向移动机构31与纵向移动机构32包括有各自的驱动装置以及与其传动连接的移动装置，例如使用伺服电机通过驱动轮带动皮带进行运动，皮带带动连接板沿着滑槽或者滑轨进行往复移动，此时驱动轮、皮带以及滑槽均为移动装置；或者使用伺服电机带动丝杠转动，从而驱动丝杠上的滑块往复移动，带动与滑块连接的连接板往复移动。
为了避免光学模块41受到外界污染，选择在激光单元40的外侧套设防尘罩43，此时将第一移动单元30同样设置在防尘罩43的内部。
为了实现光学模块41激光照射至成形室20内的成形平台10上，选择成形室20的顶板为玻璃保护镜，同样安装底板42也选为玻璃。
实施例2
参考图4，与实施例1不同的是，飞行激光成形设备还包括第二移动单元50，第一移动单元30包括纵向移动机构32。
光学模块41的数量为1个或者多个，光学模块41的数量为多个时，多个光学模块41沿着安装底板42的长度方向并列设置，一个或者多个光学模块41所有的振镜扫描幅面依旧不能覆盖成形平台10的纵向尺寸。
此时，成形平台10通过第二移动单元50与成形室20连接，第二移动单元50通过成形缸11带动成形平台10沿横向方向水平移动，成形缸11位于成形室20内并位于成形平台10的外侧，成形缸11内安装有竖直升降机构12，竖直升降机构12与成形平台10的底面连接带动成形平台10在工作时沿竖直方向上下移动。
在实际工作时，纵向移动机构32带动光学模块41沿着纵向方向移动，覆盖成形平台10的纵向尺寸，对于成形平台10的横向尺寸通过第二移动单元50带动成形平台10沿着横向方向水平移动，从而使扫描幅面覆盖成形平台10的横向尺寸，从而完成对成形平台10上零件的烧结。
当多个光学模块41所有的振镜扫描幅面能够覆盖成形平台10的纵向尺寸时，在实际工作过程中可以只通过第二移动单元50移动成形平台10的横向位置来完成成形平台10上金属粉末的烧结，完成大幅面零件的打印。
实施例3
参考图5，基于实施例1，本实施提供的飞行激光成形设备还包括风路装置。
风路装置包括沿横向方向相对设置的进风板60和出风板61，进风板60和出风板61均沿竖直方向设置在成形室20内，进风板60上开设有进风口62，出风板61上开设有吸风口63；进风板60沿横向方向与安装底板42同步移动，工作时将惰性气体通过进风口62吹入成形室20内，再通过吸风口63将成形室20内的惰性气体和烧结金属粉末产生的烟气吸除。
优选的，成形室20内设置有第三移动单元70，进风板60与第三移动单元70连接，使得第三移动单元70能够带动进风板60沿横向方向水平移动，在使用时，优选第三移动单元70与横向移动机构31同步移动，使得惰性气体能够沿着进风口62与光学模块41同步移动，对光学模块41的下方进行吹气避免光学模块41下方的成形室顶板粘结烟尘颗粒影响烧结效果。
第三移动单元70同样包括驱动装置和与其传动连接的移动装置，其中驱动装置可以选择与纵向移动单元32共用一个驱动装置，使得一个驱动装置通过带动两个皮带同步转动，或者通过驱动装置带动与滑块连接的安装底板42和进风板60，实现进风板60与安装底板42同步移动，同时在皮带穿过成形室顶板位置进行密封处理；或者第三移动单元70使用独立的驱动装置，使得该驱动装置和与其传动连接的移动装置均设置在成形室20内，优选第三移动单元70的驱动装置与纵向移动单元32的驱动装置型号形同，通过输入相同的电流电压等参数使安装底板42与进风板60同步移动。
Claims (10)
1.一种飞行激光成形设备，其特征在于，包括成形平台(10)、成形室(20)、第一移动单元(30)和激光单元(40)，所述成形平台(10)位于成形室(20)内，所述激光单元(40)包括光学模块(41)和安装底板(42)，所述光学模块(41)设置在安装底板(42)的顶面，所述安装底板(42)通过第一移动单元(30)与成形室(20)顶面活动连接。
2.根据权利要求1所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述光学模块(41)的数量为至少一个，所述光学模块(41)的扫描幅面小于成形平台(10)的横向尺寸和纵向尺寸。
3.根据权利要求2所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述第一移动单元(30)包括横向移动机构(31)和纵向移动机构(32)，所述横向移动机构(31)与安装底板(42)连接，横向移动机构(31)带动安装底板(42)沿横向方向移动；横向移动机构(31)通过所述纵向移动机构(32)与成形室(20)顶面连接，纵向移动机构(32)带动横向移动机构(31)沿纵向方向移动。
4.根据权利要求2所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述第一移动单元(30)包括横向移动机构(31)和纵向移动机构(32)，所述横向移动机构(31)设置在成形室(20)的顶面，横向移动机构(31)设置在纵向移动机构(32)的底部，所述安装底板(42)与纵向移动机构(32)连接，所述横向移动机构(31)带动纵向移动机构(32)沿横向方向移动，所述纵向移动机构(32)带动安装底板(42)沿纵向方向移动。
5.根据权利要求2所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述飞行激光成形设备还包括第二移动单元(50)，所述第一移动单元(30)包括纵向移动机构(32)，所述安装底板(42)通过纵向移动机构(32)与成形室(20)顶面连接，纵向移动机构(32)带动安装底板(42)沿纵向方向移动；所述成形平台(10)与第二移动单元(50)连接，第二移动单元(50)带动成形平台(10)沿横向方向移动。
6.根据权利要求1项所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述光学模块(41)的数量为多个，多个所述光学模块(41)沿安装底板(42)的设置方向并列设置；
所述光学模块(41)的扫描幅面等于成形平台(10)纵向尺寸且小于成形平台横向尺寸。
7.根据权利要求1～6任一项所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述飞行激光成形设备还包括风路装置，风路装置包括沿横向方向相对设置的进风板(60)和出风板(61)，所述进风板(60)和出风板(61)均沿竖直方向设置在成形室(20)内，进风板(60)上开设有进风口(62)，所述出风板(61)上开设有吸风口(63)；所述进风板(60)沿横向方向与安装底板(42)同步移动。
8.根据权利要求7所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述进风板(60)通过第三移动单元(70)与安装底板(42)同步移动。
9.根据权利要求1～6任一项所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述激光单元(40)还包括防尘罩(43)，所述防尘罩(43)套设在激光单元(40)的外侧。
10.根据权利要求9所述的飞行激光成形设备，其特征在于，所述成形室(20)的顶部为玻璃保护镜。
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