一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光選區(qū)熔化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光選區(qū)恪化技術(shù)(Selective Laser Melting,SLM)是近幾年快速興起的一種先進(jìn)增材制造技術(shù)。可以直接制造出致密度接近百分之百的任意形狀的金屬零件。
[0003]激光選區(qū)熔化的工作過程為:在成型室內(nèi)，鋪粉裝置水平運(yùn)動，將金屬粉末從供粉缸平整的鋪在成型缸上，激光光束在計算機(jī)的控制下，根據(jù)零件的3D模型分層切片后的截面信息，對粉末進(jìn)行選區(qū)掃描，使得目標(biāo)區(qū)域的金屬粉末熔化，得到該零件某一截面的幾何形狀，而后成型缸下降一個層厚的距離，鋪粉裝置再次鋪粉，激光再次掃描，通過逐層掃描熔化最終完成復(fù)雜金屬零件的制造。
[0004]激光選區(qū)熔化成型中，鋪粉質(zhì)量對零件成型至關(guān)重要，若每一層鋪粉都能夠保證平整緊實(shí)，那么每一層都能對上一層的缺陷起到修復(fù)和糾正的作用，使制作過程向好的結(jié)果收斂。若鋪粉裝置鋪粉效果差，粉床凹凸不平，則激光在不同區(qū)域的聚焦效果不同，導(dǎo)致成型件的表面質(zhì)量差，內(nèi)部組織亦不均勻，使得成型效果不佳。因此，只有保證每一層鋪粉質(zhì)量都穩(wěn)定優(yōu)異，才能保證零件成型效果。
[0005]傳統(tǒng)的鋪粉裝置主要有刮板式和旋轉(zhuǎn)鋪粉輥。旋轉(zhuǎn)鋪粉輥在鋪粉時，輥?zhàn)酉鄬τ诜勰┍砻嬗行D(zhuǎn)運(yùn)動，容易產(chǎn)生靜電吸附而粘粉，同時由于輥?zhàn)愉伔酃ぷ髅嬉恢弊兓瑢?dǎo)致鋪粉質(zhì)量極不穩(wěn)定。刮板式鋪粉裝置克服了鋪粉輥的缺陷，鋪粉質(zhì)量有所提高，但是由于刮板式鋪粉裝置與成型面之間極易產(chǎn)生剪切力，一旦刮粉板遇到障礙將產(chǎn)生很大的沖擊，將造成揚(yáng)粉、彈粉現(xiàn)象，影響成形質(zhì)量，甚至?xí)茐牧慵瑢?dǎo)致成型失敗。此外，一旦刮板工作面損壞，之后的鋪粉質(zhì)量都將受到影響，同時刮板將徹底報廢，因此必須經(jīng)常更換，耗費(fèi)巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，能夠根據(jù)每一層的鋪粉質(zhì)量對鋪粉裝置進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，既能保證整個制作過程中的鋪粉質(zhì)量，又能減少沖擊，避免彈粉、揚(yáng)粉，大幅提高鋪粉裝置使用壽命O
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]—種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，包括移動支架1，鋪粉筒4兩端通過筒芯支架2連接在移動支架I下方，鋪粉筒4通過連接在移動支架I下方的夾緊裝置3夾緊，鋪粉筒4的動力輸入和固定在移動支架I下方的驅(qū)動裝置7連接，鋪粉筒4上方的移動支架I上安裝有無線攝像頭5，筒芯支架2和移動支架I之間設(shè)有彈性墊片6，無線攝像頭5的信號輸出和計算機(jī)16的數(shù)據(jù)輸入無線連接，計算機(jī)16的信號輸出和驅(qū)動裝置7的控制無線連接。
[0009]所述的鋪粉筒4由鋪粉筒芯9和鋪粉筒套10組成，二者為過盈配合，鋪粉筒芯9兩端設(shè)有第一軸頸8和第二軸頸11，第一軸頸8與一側(cè)筒芯支架2上的軸承配合，第二軸頸11除了與另一側(cè)筒芯支架2上的軸承配合，還要與驅(qū)動裝置7連接，第二軸頸11比第一軸頸7長15mm?20mmo
[0010]所述的鋪粉筒芯9使用鋁合金制作。
[0011 ]所述的鋪粉筒套10使用硅膠制作。
[0012]所述的無線攝像頭5對鋪粉表面形貌進(jìn)行圖像采集，并將圖像傳輸計算機(jī)16，計算機(jī)16通過圖像分析軟件對鋪粉質(zhì)量進(jìn)行評估，若鋪粉質(zhì)量合格，則繼續(xù)采集圖像;若鋪粉質(zhì)量不合格，則遙控驅(qū)動裝置7旋轉(zhuǎn)鋪粉筒4，實(shí)時調(diào)整鋪粉工作面，無線攝像頭5繼續(xù)采集調(diào)整鋪粉筒4后鋪粉表面形貌圖像，評估是否合格，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0013]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0014]由于夾緊裝置3能夠保證鋪粉筒4在正常鋪粉時不發(fā)生轉(zhuǎn)動，大幅降低了剪切力，同時避免了因鋪粉筒4旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致粘粉和鋪粉不均勻的問題。
[0015]由于鋪粉筒4采用鋪粉筒芯9和鋪粉筒套10分開的設(shè)計，一旦鋪粉表面全部損壞，只需更換鋪粉筒套10，可以節(jié)省材料，降低成本；由于鋪粉筒芯9材質(zhì)為鋁合金，保證鋪粉筒4整體具有足夠的剛度，鋪粉筒套10材質(zhì)為硅膠，保證鋪粉工作面具有一定柔性，在碰到成型表面微小凸起時能夠微變形越過障礙，避免鋪粉裝置發(fā)生跳動造成鋪粉不平整的問題。
[0016]由于筒芯支架2和移動支架I之間裝有彈性墊片6，可以對鋪粉筒4進(jìn)行微調(diào)，解決了傳統(tǒng)鋪粉裝置水平度難以調(diào)整的問題，同時在遇到較大的障礙時，鋪粉筒4可以壓縮彈性6墊片上浮，避免鋪粉裝置卡死。
[0017]本發(fā)明可通過無線攝像頭5監(jiān)控鋪粉表面，并通過計算機(jī)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的分析處理，一旦發(fā)現(xiàn)鋪粉質(zhì)量不佳，可以遙控驅(qū)動裝置7驅(qū)動鋪粉筒4旋轉(zhuǎn)，避開鋪粉筒4上損壞的區(qū)域，無需停止制作過程即可恢復(fù)鋪粉質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，有效解決了傳統(tǒng)鋪粉裝置一旦鋪粉工作面被破壞，鋪粉質(zhì)量就急劇下降的弊端，能夠保證在整個制作過程中鋪粉質(zhì)量優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是圖1中的鋪粉筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的工作過程示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明無線攝像頭5、驅(qū)動裝置7和計算機(jī)16控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0023]如圖1所示，一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，包括移動支架I，鋪粉筒4通過兩端的筒芯支架2連接在移動支架I下方，鋪粉筒4通過連接在移動支架I下方的夾緊裝置3夾緊，鋪粉筒4的動力輸入端和固定在移動支架I下方的驅(qū)動裝置7連接，移動支架I上安裝有無線攝像頭5，筒芯支架2和移動支架I之間設(shè)有彈性墊片6，無線攝像頭5的信號輸出和計算機(jī)16的數(shù)據(jù)輸入無線連接，計算機(jī)16的信號輸出和驅(qū)動裝置7的控制無線連接。
[0024]如圖2所示，所述的鋪粉筒4由鋪粉筒芯9和鋪粉筒套10組成，二者為過盈配合，鋪粉筒芯9兩端設(shè)有第一軸頸8和第二軸頸11，第一軸頸8與一側(cè)筒芯支架2上的軸承配合，第二軸頸11除了與另一側(cè)筒芯支架2上的軸承配合，還要與驅(qū)動裝置7連接，因此第二軸頸11比第一軸頸7長15mm?20mm。鋪粉筒芯9使用鋁合金制作，鋪粉筒套10使用硅膠制作。
[0025]如圖3所示，鋪粉時，供粉缸15上升一定距離，將粉末抬高，成型缸12則下降一個層厚的距離等待鋪粉，可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置14的移動支架I在外部直線電機(jī)的帶動下移動，通過鋪粉筒4將供粉缸15中被抬高的金屬粉末推進(jìn)成型缸12，同時鋪粉筒4將金屬粉末鋪在待成型零件13的待加工截面上，完成一次鋪粉，夾緊裝置3保證鋪粉筒4在正常鋪粉時不會因?yàn)榕c粉末摩擦而發(fā)生轉(zhuǎn)動，遇到零件表面凸起時，鋪粉筒4的鋪粉筒套10發(fā)生形變，越過障礙，若凸起較大，則筒芯支架2和移動支架I之間的彈性墊片6也會發(fā)生形變，此時鋪粉筒4整體發(fā)生上移，保證不被卡死。
[0026]如圖4所示，所述的無線攝像頭5對鋪粉表面形貌進(jìn)行圖像采集，并將圖像傳輸給計算機(jī)16，計算機(jī)16通過圖像分析軟件對鋪粉質(zhì)量進(jìn)行評估，若鋪粉質(zhì)量合格，則繼續(xù)采集圖像;若鋪粉質(zhì)量不合格，則遙控驅(qū)動裝置7旋轉(zhuǎn)鋪粉筒4，實(shí)時調(diào)整鋪粉工作面，無線攝像頭5繼續(xù)采集調(diào)整鋪粉筒4后鋪粉表面形貌圖像，評估是否合格，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
【主權(quán)項】
1.一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，包括移動支架(I)，鋪粉筒(4)兩端通過筒芯支架(2)連接在移動支架(I)下方，鋪粉筒(4)通過連接在移動支架(I)下方的夾緊裝置(3)夾緊，其特征在于:鋪粉筒(4)的動力輸入和固定在移動支架(I)下方的驅(qū)動裝置(7)連接，鋪粉筒(4)上方的移動支架(I)上安裝有無線攝像頭(5)，筒芯支架(2)和移動支架(I)之間設(shè)有彈性墊片(6)，無線攝像頭(5)的信號輸出和計算機(jī)(16)的數(shù)據(jù)輸入無線連接，計算機(jī)(16)的信號輸出和驅(qū)動裝置(7)的控制無線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，其特征在于:所述的鋪粉筒(4)由鋪粉筒芯(9)和鋪粉筒套(10)組成，二者為過盈配合，鋪粉筒芯(9)兩端設(shè)有第一軸頸(8)和第二軸頸(11)，第一軸頸(8)與一側(cè)筒芯支架(2)上的軸承配合，第二軸頸(11)除了與另一側(cè)筒芯支架(2)上的軸承配合，還要與驅(qū)動裝置(7)連接，因此第二軸頸(11)比第一軸頸(7)長15mm?20mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，其特征在于:所述的鋪粉筒芯(9)使用鋁合金制作。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，其特征在于:所述的鋪粉筒套(10)使用硅膠制作。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，其特征在于:所述的無線攝像頭(5)對鋪粉表面形貌進(jìn)行圖像采集，并將圖像傳輸計算機(jī)(16)，計算機(jī)(16)通過圖像分析軟件對鋪粉質(zhì)量進(jìn)行評估，若鋪粉質(zhì)量合格，則繼續(xù)采集圖像;若鋪粉質(zhì)量不合格，則遙控驅(qū)動裝置(7)旋轉(zhuǎn)鋪粉筒(4)，實(shí)時調(diào)整鋪粉工作面，無線攝像頭(5)繼續(xù)采集調(diào)整鋪粉筒(4)后鋪粉表面形貌圖像，評估是否合格，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
【專利摘要】一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的可動態(tài)調(diào)整柔性鋪粉裝置，包括移動支架、筒芯支架、鋪粉筒、驅(qū)動裝置，鋪粉筒通過筒芯支架連接在移動支架下方，筒芯支架和移動支架之間設(shè)有彈性墊片，鋪粉筒被安裝在移動支架兩側(cè)的夾緊裝置夾緊，鋪粉筒的動力輸入和固定在移動支架下方的驅(qū)動裝置連接，移動支架上安裝有無線攝像頭，無線攝像頭的信號輸出和計算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入無線連接，計算機(jī)的信號輸出和驅(qū)動裝置的控制無線連接，無線攝像頭對鋪粉表面進(jìn)行圖像采集，經(jīng)計算機(jī)評估，若鋪粉質(zhì)量不合格，則遙控驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)鋪粉筒，實(shí)時調(diào)整鋪粉工作面，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，既能保證整個制作過程中的鋪粉質(zhì)量，又能減少沖擊，避免彈粉、揚(yáng)粉，同時大幅提高鋪粉裝置使用壽命。
【IPC分類】B22F3/105
【公開號】CN105499571
【申請?zhí)枴緾N201511027808
【發(fā)明人】李滌塵, 張博, 曹毅, 范長超, 王成
【申請人】西安交通大學(xué), 陜西恒通智能機(jī)器有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月31日