层叠造形装置的制作方法

本发明涉及层叠造形装置。

背景技术：

在使用激光的层叠造形方法中，于充满非活性气体的密闭的腔室内的能够在上下方向上移动的造形台上形成非常薄的材料粉体层，通过重复进行在这个材料粉体层的规定位置照射激光使照射位置的材料粉体烧结，将多个烧结层层叠为一体烧结体，以造形所希望的的三维形状。为了实现这种层叠造形方法，使用有层叠造形装置。

例如，如专利文件1所公开的层叠造形装置，除了上述层叠造形方法外，还使用了在垂直1轴和水平2轴方向上可同期移动的铣刀等切削工具，在造形物的造形中途，烧结材料粉体而得到的烧结体的轮廓进行加工以最终得到所需的形状。通过组合所述工序和反复进行该工序形成所希望的层叠造形物。这种层叠造形装置(即复合式加工机械)的优点在于能够用1个装置形成所希望的层叠造形物。

【现有技术文献】

【专利文件】

专利文件1：日本专利特开2016－113679号公报

然而，在复合式加工机械中有使切削工具适当运作的驱动装置，使得复合式加工机械整体或装有该复合式加工机械整体的腔室趋于变大。例如，当切削工具是铣刀时，复合式加工机械具备移动装置，该移动装置将安装并移动切削工具的加工头适应于垂直1轴方向和水平2轴方向而在3轴方向上移动。除此之外，加工头还需要使切削工具高速旋转的高速旋转机构。此外，进行切削加工的环境是干的状态。干式切削加工是在加工位置不使用切削油和冷却水的切削。由于与使用切削油的湿式切削加工相比，干式切削加工因没有润滑作用而摩擦大，所以需要为了抑制加工中的切削工具的摇摆而在高精度维摇摆精度。因此，对于复合式加工机械，测量安装在加工头上的切削工具的位置的精度、切削工具的长度的精度以及交换工具时安装工具的精度至关重要。此外，由于无法同时进行激光加工和切削加工，因此从生产线的观点来看也是不利的。

另一方面，由于大部分层叠造形装置没有切削机构，因此有必要在造形后将该造形物移动到其他加工装置，进行高精细的切削加工。不搭载切削机构的层叠造形装置虽然与上述复合式加工机械相比能够小型化且在生产线上是有利于实施的，但由于需要刻意地将造形物换装到其他装置中进行加工(即2次加工)，因此与复合式加工机械相比容易在加工时产生大的尺寸上的误差，从而无法将2次加工后的最终产品做成高精度的产品。其结果是，造形物为考虑了位置偏差的设计和造形，且需要设计更大的切削余量等，从而不得不充分设计以考虑2次加工时的位置偏差，层叠造形的加工时间和2次加工的加工时间也会整体上增加。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种层叠造形装置，该层叠造形装置与以往相比能够抑制大型化和高成本，同时在其后的切削加工中能够减小加工误差。

根据本发明，提供一种层叠造形装置，其构成为通过如下方式形成尚未使用其他加工机械加工成所希望的最终产品前的层叠造形物，即与将所述层叠造形物的形状以规定厚度分割形成的各分割层对应地，在可沿着垂直1轴方向移动的造形台上形成所述规定厚度的材料粉体层，随后在所述材料粉体层的规定位置照射激光形成烧结层，并反复进行上述步骤以形成所述层叠造形物，所述层叠造形装置具备：一对第1水平移动机构；台架，其设置在所述一对第1水平移动机构上；第2水平移动机构，其安装在所述台架上；以及，加工头，其设置在所述第2水平移动机构上，所述造形台配置在所述一对第1水平移动机构中的一方与另一方之间，所述第2水平移动机构配置在比所述造形台的上侧，所述加工头具有车刀(toolbit)，所述车刀构成为能够对所述层叠造形物的与所述造形台垂直且彼此相互垂直的第1基准面和第2基准面、以及与所述造形台平行的第3基准面实施整形，所述第1基准面、所述第2基准面以及所述第3基准面是作为将所述层叠造形物用所述其他加工机械进行加工时的定位时使用的基准面，所述加工头能够将所述车刀向与所述造形台平行的水平2轴方向移动，且在所述垂直1轴方向上具有中心轴并能够旋转。

本发明的层叠造形装置在加工头上设置有车刀，其特征在于，所述车刀是对所述层叠造形物的与所述造形台垂直且彼此相互垂直的2个面(相当于权利要求1中的第1基准面和第2基准面)能够实施整形，且能够对与所述造形台平行的面(相当于权利要求1中的第3基准面)实施整形的结构。也就是说，在本发明的层叠造形装置中，不需要传统的复合式加工机械那样的大型驱动装置，从而能够小型化装置整体。此外，使用本发明的层叠造形装置造形的造形物，在之后由其他进行二次加工的装置进行切削加工时，已经是预先削出了基准面的状态，因此能够保持基准面和造形物的关系，以使作为二次加工后的最终产品能够高精度地完成。此外，本发明的层叠造形装置与使用不具有切削结构的现有层叠造形装置的情况相比，由于不需要考虑二次加工时位置偏差的设计和造形，因此能够将切削余量缩小到所需的最低限，缩短二次加工的时间，从而整体缩短最终产品的加工时间。

以下，例示本发明的各个实施方式。以下所示实施方式能够彼此组合。

优选地，所述台架能够向第1方向移动，且设置在所述一对第1水平移动机构上，所述加工头能够向与所述第1方向垂直的第2方向移动，且设置在所述第2水平移动机构上，所述第1方向和所述第2方向为水平方向。

优选地，所述加工头构成为能够使所述车刀旋转成第1状态和第2状态中的任意一方，所述第2状态是将处于所述第1状态的所述车刀旋转90度后的状态。

优选地，所述层叠造形装置还具备基座和在所述基座上覆盖所述一对第1水平移动机构、所述台架、所述第2水平移动机构、所述加工头以及所述车刀的腔室，所述第1水平移动机构具备在所述第1方向上延伸的第1导轨以及与所述第1导轨卡合且在所述第1方向上移动的第1引导块，所述第2水平移动机构具备在所述第2方向上延伸的第2导轨以及与所述第2导轨卡合而在所述第2方向上移动的第2引导块，所述第1导轨固定在所述基座上，所述台架的一端固定在所述一对第1水平移动机构中的一方的所述第1引导块上，另一端固定在所述一对第1水平移动机构中的另一方的所述第1引导块上，所述第2导轨固定在所述台架上，所述加工头固定在所述第2引导块上。

优选地，所述加工头具备可旋转地安装有所述车刀的转向机构，所述转向机构将所述车刀旋转成第1状态和第2状态中的任意一方，所述第1状态是，当所述加工头向所述第1方向移动时，所述车刀的刀刃朝向能够将所述层叠造形物向所述第1方向整形，所述第2状态是，当所述加工头向所述第2方向移动时，所述车刀的刀刃朝向能够将所述层叠造形物向所述第2方向整形的方向，所述第2状态是将处于所述第1状态的所述车刀旋转90度后的状态。

附图说明

图1是本发明实施方式所涉及的层叠造形装置的结构示意图。

图2是本发明实施方式所涉及的粉体层形成装置3等的立体图。

图3是从与图2不同角度看的立体图，特别是表示了加工头57的放大图。

图4为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图5为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图6为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图7为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图8为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图9为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图10为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(层叠工序)的图。

图11为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(基准面的整形工序)的图。

在图12中，图12a至图12e是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序，图12f至图12g是从第1临时造形物85的前方看基准面的整形工序，图12h是从第1临时造形物85的左方看基准面的整形工序时的示意图。

在图13中，图13a至图13e是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序，图13f至图13g是从第1临时造形物85的后方看基准面的整形工序，图13h是从第1临时造形物85的右方看基准面的整形工序时的示意图。

在图14中，图14a至图14e是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序，图14f至图14g是从第1临时造形物85的左方看基准面的整形工序，图14h是从第1临时造形物85的前方看基准面的整形工序时的示意图。

在图15中，图15a至图15e是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序，图15f至图15g是从第1临时造形物85的右方看基准面的整形工序，图15h是从第1临时造形物85的后方看基准面的整形工序看时的示意图。

在图16中，图16a至图16l是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序，图16m是从第2临时造形物86的前方，图16n是从第2临时造形物86的左方，图16o是从第2临时造形物86的后方，图16p从第2临时造形物86的右方看时的示意图。

图17是为了说明使用了层叠造形装置的层叠造形方法(基准面的整形工序)的图。

图18是在基准面的整形工序中表示整形的方向的示意图，其中，图18a表示的是沿着与造形台5平行的方向，图18b表示的是沿着与造形台5垂直的方向，图18c是沿着与造形台5平行和垂直的方向进行整形。

在图19中，图19a是从上方，图19b是从前方，图19c是从左方看时的其他的实施方式的第2临时造形物86的示意图。

在图20中，图20a是从上方，图20b是从前方，图20c是从左方看时的其他的实施方式的第2临时造形物86的示意图。

具体实施方式

1.实施方式

以下使用附图对本发明的实施方式进行说明。在以下所示实施方式示出的各种特征事项能够彼此相互组合。

1.1整体结构

图1是本发明实施方式所涉及的层叠造形装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式所涉及的层叠造形装置具有腔室1和激光照射部13。

腔室1覆盖所需造形区域r且被一定浓度的非活性气体填满。在腔室1中，在其内部设置粉体层形成装置3，在其上方设置烟气扩散装置17。粉体层形成装置3具有基座4和多层涂覆机头11。

基座4具有形成层叠造形物的造形区域r。在造形区域r设置造形台5。造形台5由造形台驱动机构31驱动能够在如上下方向(图1的箭头u方向)所示的垂直方向移动。当使用层叠造形装置时，在造形台5上方配置造形基板7，在其上方形成材料粉体层8。此外，在造形区域r内存在一定的照射区域，其与以所希望的三维造形物的轮廓形状围绕而成的区域基本一致。

在造形台5周围设置粉体保持壁26。在由粉体保持壁26和造形台5围绕而成的粉体保持空间中保持有未烧结的材料粉体。在图1中虽然没有示出，但在粉体保持壁26的下方，还能够设置能够排出粉体保持空间内的材料粉体的粉体排出部。在该情况下，在层叠造型结束后通过使造形台5下降，能够由粉体排出部排出未烧结的材料粉体。被排出的材料粉体被滑槽引导装置引导到滑槽中，并最终通过滑槽被收容到料斗中。

图2和图3是本发明实施方式所涉及的粉体层形成装置3等的立体图。此外，在图4中示出了本发明实施方式所涉及的多层涂覆机头11侧面的示意图。多层涂覆机头11具有材料收容部11a、材料供给部11b、以及材料排出部11c。

材料收容部11a收容材料粉体。应当指出，材料粉体例如为金属粉(例如为铁粉)，平均粒径为20μm(微米)的球形。材料供给部11b设置在材料收容部11a的上面，是由未图示的材料供给装置向材料收容部11a供给材料粉体的接收口。材料排出部11c设置在材料收容部11a的底面，排出材料收容部11a内的材料粉体。应当指出，材料排出部11c为狭缝形状(未图示)，且在与多层涂覆机头11移动方向(箭头x方向)垂直的水平1轴方向(箭头y方向)上延伸。应当指出，多层涂覆机头11构成为通过一对多层涂覆机头水平移动机构11d、11d可水平移动(如图2所示)。

多层涂覆机头水平移动机构11d包含在多层涂覆机头11移动方向(箭头x方向)上延伸的导轨11e、卡合于导轨11e并可移动的引导块11f。多层涂覆机头11的两端固定于一对引导块11f、11f并在一定的移动方向(箭头y方向)上被引导。一对多层涂覆机头水平移动机构11d、11d在基座4上隔着造形台5配置。在一对多层涂覆机头水平移动机构11d、11d中的任意一方或双方包含旋转马达11g、未图示的滚珠螺杆轴、以及未图示的螺母，其中，所述滚珠螺杆轴由旋转马达11g旋转且旋转轴与导轨11e平行配置，所述螺母与滚珠螺杆螺合且正旋转或逆旋转以在旋转轴的轴方向上进退移动。移动的螺母通过引导块11f安装在多层涂覆机头11。

此外，在多层涂覆机头11的两侧面设置刮刀11fb、11rb。刮刀11fb、11rb散布材料粉体。换而言之，刮刀11fb、11rb将由材料排出部11c排出的材料粉体平坦化形成材料粉体层8。

在腔室1的上面以覆盖窗口1a的方式设置烟气扩散装置17。烟气扩散装置17具备圆筒状的筐体17a、以及配置在筐体17a内的圆筒状的扩散部件17c。在筐体17a与扩散部件17c之间设置非活性气体供给空间17d。此外，在筐体17a的底面于扩散部件17c的内侧设置开口部17b。在扩散部件17c上设置有多个细孔(未图示)，供给到非活性气体供给空间17d的干净的非活性气体经过所述细孔在洁净室17f中被填满。然后，填满于洁净室17f的干净的非活性气体经过开口部17b向烟气扩散装置17下方喷出。在本说明书中，所谓“非活性气体”指的是与材料粉体实质上不反应的气体，诸如氮气、氩气、以及氦气等。

激光照射部13设置在腔室1的上方。激光照射部13向形成于造形区域r上的材料粉体层8的一定位置照射激光l使照射位置的材料粉体烧结。具体地，激光照射部13具有激光光源42、调焦控制单元44和激光扫描单元。本实施方式的激光扫描单元为2轴的扫描振镜(galvano-mirror)43a、43b。应当指出，各个扫描振镜43a、43b具备分别使扫描振镜43a、43b旋转的致动器。

激光光源42照射激光l。这里，激光l为能够烧结材料粉体的激光，例如为二氧化碳激光、光纤激光、或钇铝石榴石激光等。

调焦控制单元44将由激光光源42输出的激光l聚光调整成所希望的光斑直径。2轴的扫描振镜43a、43b能够控制由激光光源42输出的激光l进行2维扫描。特别是，扫描振镜43a向箭头x方向扫描激光l，扫描振镜43b向箭头y方向扫描激光l。扫描振镜43a、43b分别根据由未图示的控制装置输出的旋转角度控制信号的大小来控制围绕旋转轴x旋转的旋转角度以及围绕旋转轴y旋转的旋转角度。通过该特征，能够通过改变输入到扫描振镜43a、43b的各个致动器的旋转角度控制信号的大小来向所希望的位置照射激光l。

通过扫描振镜43a、43b的激光l透过设置在腔室1的窗口1a照射形成于造形区域r的材料粉体层8。窗口1a由能够透过激光l的材料形成。例如，当激光l是光纤激光或钇铝石榴石激光时，窗口1a能够由石英玻璃构成。应当指出，采用扫描振镜43a、43b仅仅是一个例子而已，也能够利用其它手段扫描激光l。

1.2非活性气体供给/排出系统

接下来，对非活性气体供给/排出系统进行说明。非活性气体供给/排出系统包含设置于腔室1的多个非活性气体供给口和排出口、以及与各个供给口和各个排出口乃至非活性气体供给装置15和烟气收集器19连接的管道。在本实施方式中，具备包含腔室供给口1b、副供给口1e和烟气扩散装置供给口17g的供给口，包含腔室排出口1c、副排出口1f的排出口。

腔室排出口1c设置在腔室1的侧板上。此外，能够以与腔室排出口1c连接的方式设置未图示的吸引装置。该吸引装置有助于从激光l的照射路径有效排除烟气。此外，通过吸引装置能够在腔室排出口1c更大量地排出烟气，从而烟气不容易扩散到造形空间1d内。

腔室供给口1b设置成隔着基座4上的规定的照射区域与腔室排出口1c相对。由于腔室供给口1b朝向腔室排出口1c供给非活性气体，因此是始终在相同的方向使非活性气体流动的，其有利点在于，能够进行稳定的烧结。如图1所示，腔室供给口1b和腔室排出口1c也能够隔着造形台5沿着多层涂覆机头11移动方向(箭头x方向)配置。此外，腔室供给口1b和腔室排出口1c也能够隔着造形台5沿着与多层涂覆机头11移动方向(箭头x方向)相垂直的水平1轴方向(箭头y方向)上配置。

此外，本实施方式的非活性气体供给/排出系统还具备：副供给口1e，其以面对腔室排出口1c的方式设置在腔室1的侧板上，并将从烟气收集器19输送供给的已去除了烟气的干净的非活性气体供给到造形空间1d；烟气扩散装置供给口17g，其设置在腔室1的上面，并向烟气扩散装置17供给非活性气体；以及，副排出口1f，其设置在腔室排出口1c的上侧，并将富含了残留于腔室1上侧的烟气的非活性气体排出。

在向腔室1供给的非活性气体供给系统上连接非活性气体供给装置15和烟气收集器19。非活性气体供给装置15具有供给非活性气体的功能，例如是具备了从周围的空气中提取出氮气的膜式氮气分离器的装置。在本实施方式中，如图1所示，腔室供给口1b与烟气扩散装置供给口17g连接。

烟气收集器19在其上游侧和下游侧分别具有废料箱21、23。从腔室1经过腔室排出口1c和副排出口1f排出的含有烟气的非活性气体经由废料箱21被送至烟气收集器19，在烟气收集器19中去除了烟气的干净的非活性气体经由废料箱23输送到腔室1的副供给口1e。通过这样的结构，能够重复使用非活性气体。

作为烟气排出系统，如图1所示，腔室排出口1c和副排出口1f是分别经过废料箱21后与烟气收集器19连接的。在烟气收集器19中去除烟气后的干净的非活性气体返回到腔室1再利用。

1.3整形装置

接下来，对本实施方式所涉及的层叠造形装置的整形装置50进行说明。如图1～图3所示，整形装置50具有设置了转向机构60的加工头57。此外，在转向机构60上安装有用来整形的车刀61。由于在本实施方式的加工头57上没有用来使车刀61在未图示的箭头z方向上下移动的机构，所述未图示的箭头z方向指的是与造形台5的上下方向(箭头u方向)平行且与可移动的箭头x方向和箭头y方向相垂直的方向，因此能够实现小型化、轻量化以及低价格化。应当指出，并不限定于本实施方式，也能够在加工头57上安装使车刀61上下移动的机构。

如图2所示，加工头57设置在2轴的桥机构(即台架机构)上，从而能够在水平2轴方向上移动。更具体而言，如图2所示，在一对多层涂覆机头水平移动机构11d、11d的更外侧设置有一对第1水平移动机构63a、63a，通过这样的一对第1水平移动机构63a、63a，第2水平移动机构63b能够在箭头x方向上移动。然后，通过在第2水平移动机构63b上设置加工头57，从而加工头57能够在箭头y方向上移动。通过组合这些结构，能够实现加工头57在水平2轴方向(箭头x方向和y方向)可移动的结构。然后，能够使用安装在转向机构60上的车刀61，在与造形台5垂直且彼此又相互垂直的2个面(相当于权利要求1中的第1基准面和第2基准面，箭头z方向和箭头x方向所形成的面以及箭头z方向和箭头y方向所形成的面)、以及在与造形台5平行的面(相当于权利要求1中第3基准面，如箭头x方向和箭头y方向所示的面)上进行整形加工。车刀61采用如实施方式所示的刀刃形状为圆形的形状，或者也能够不限定于此而根据需要采用各种形状。

第1水平移动机构63a包含：第1导轨63aa，其在台架63c移动的箭头x方向上延伸；第1引导块63ab，其与第1导轨63aa卡合移动。台架63c的两端分别固定在一对第1水平移动机构63a、63a的第1引导块63ab，63ab上，且移动方向被引导为箭头x方向。一对第1水平移动机构63a、63a配置在基座4上，且在一对多层涂覆机头水平移动机构11d、11d的导轨11e、11e的外侧。在一对第1水平移动机构63a、63a中的任意一者或两者上包含旋转马达63ac、由旋转马达63ac旋转且旋转轴与第1导轨63aa平行配置的未图示的滚珠螺杆轴、以及与正旋转或逆旋转的滚珠螺杆轴螺合从而在旋转轴的轴方向上进退移动的未图示的螺母。移动的螺母通过第1引导块63ab安装在台架63c上。

第2水平移动机构63b包含：第2导轨63ba，其沿加工头57移动的箭头y方向延伸；第2引导块63bb，其卡合于第2导轨63ba移动。第2导轨63ba被安装在台架63c上。第2水平移动机构63b包括：旋转马达63bc；由旋转马达63bc旋转且旋转轴与第2导轨63ba平行配置的未图示的滚珠螺杆轴；与正旋转或逆旋转的滚珠螺杆轴螺合从而在旋转轴的轴方向上进退移动的未图示的螺母。移动的螺母通过第2引导块63bb安装在加工头57上。应当指出，在本发明的实施方式中，第1水平移动机构63a是与台架63c、第2水平移动机构63b以及加工头57一同向箭头x方向移动，而与此相对地，第2水平移动机构63b仅是使加工头57向箭头y方向移动。在本发明的实施方式中，由于用于在箭头y方向上进行整形的结构比用于箭头x方向上的结构更为简单且刚性更高，因此在箭头y方向上的整形其加工精度更高。

转向机构60以表示高度方向的图中省略的箭头z方向(垂直1轴方向)的旋转轴c为中心轴旋转，从而能够改变车刀61的方向。在使用例如铣刀等工具时，需要使其高速旋转的结构，但在本实施方式中只需要改变车刀61的刀刃的方向即可。更优选地，只需要将车刀61的刀刃的朝向做成沿着箭头x方向的状态(第1状态)与将车刀61的刀刃的朝向做成沿着箭头y方向的状态(第2状态)进行切换即可。在第1状态下，通过将加工头57向箭头x方向移动实施整形加工。另一方面，在第2状态下，通过将加工头57向箭头y方向移动实施整形加工。在如图1所示的示意图中，车刀61是以第2状态为例来描述的，在如图2和图3所示的立体图中，表示的是处于第1状态的车刀61的状态。在本实施方式中，例如，从第1状态中的左侧向右侧移动进行整形的车刀61的刀刃前端的朝向和处于第2状态下的从前侧向后侧移动进行整形的车刀61的刀刃前端的朝向中的任意一方向另一方旋转90度。

应当指出，在传统的复合式加工机械中，一般是若干烧结层中的每一层进行切削加工的。在本实施方式所涉及的层叠造形装置中，首先需要注意的是通过层叠工序(相关内容将在第2节中说明)便完成造形层叠造形物(为了方便，成为第1临时造形物)。其后，使用上述车刀61对第1临时造形物进行整形，该整形是在与造形台5垂直且彼此相互垂直的2个面(第1和第2基准面)、以及与造形台5平行的面(第3基准面)中的至少一个基准面上进行的，这样仅基准面被削出的第2临时造形物被造形而成。然后，通过使用与本实施方式所涉及的层叠造形装置不同的其他加工装置对第2临时造形物进行切削加工(2次加工)，以得到最终的所希望的造形物。

本实施方式所涉及的层叠造形装置通过采用这样的结构和特征而具有如下所示的效果。

(第1点)层叠造形装置小型化。例如在传统的复合式加工机械中，由于使用了作为切削工具的转轴锭子等，因此需要为了使其高速旋转的大型电动机以及垂直方向的移动机构。此外，加工环境也需要干式切削加工。在干式切削加工中，由于没有润滑作用而摩擦会变大，因此为了抑制切削工具的摇摆需要将主轴的摇摆精度维持在高精度。此外，在传统的复合式加工机械的粗加工中，根据加工形状需要多个工具，且需要具备工具长度测定装置、以及工具交换装置。与此相比，在本实施方式所涉及的层叠造形装置中，整形所使用的是车刀61而不需要使其高速旋转，因此也不需要用来实现高速旋转的大型电动机。此外，仅仅是进行整形，所以只要调节造形台5的高度即可，不需要能够将加工头57在垂直方向上移动的结构。因此，与传统的复合式加工机械相比，能够将加工头57以及使其驱动的机构的整体大幅度地小型化。其结果是，腔室1乃至装置整体减小至20～40％。此外，本实施方式所涉及的层叠造形装置不需要具有主轴，因此也不需要使主轴在垂直方向上移动的结构，因此能够以低成本地构成装置。

(第2点)由于装置小型化，非活性气体的供给量也会减少，因此能够减少非活性气体的使用量。此外，还能够缩短充填氮气的时间并保持更低的氧气浓度。此外，由于腔室1小型化，腔室1中的烟气处理变得容易，从而能够改善造形品质并使其易于稳定控制。

(第3点)与以往相比，防止切削屑混入到材料粉体中的对策相对容易。这是由于在第1临时造形物造形结束后只需要着力于切削基准面，而不会像传统的复合式加工机械那样产生由造形中途的切削而造成的切削屑。应当指出，即使是在具有主轴的复合式加工机械中，在造形中途不进行切削加工而在造型后仅在基准面进行加工的话，也能够得到第3点效果。

(第4点)由于第2临时造形物的基准面加工是完成的，在其后的2次加工时，能够使用第2临时造形物的基准面能可靠地进行位置固定，从而在包括2次加工在内的直至最终的造形物形状为止精度高地做完。例如，在射出成形用模具中，能够使用层叠造形装置自由地配置三维内部管道。模具的内部管道作为一个例子是诸如用来将调节了温度后的水循环从而调整模具温度的温度调整用管道，该内部管道能够寄予大幅度地缩短成形时间。从内部管道到成形面之间的厚度会影响模具的性能，如过薄则会漏水、影响模具寿命，如过厚则影响冷却性能。因此，当模具第2临时造形物是模具时，由于在2次加工时定位精度稳定，做完的最终形状的模具，从其内部管道到成形面的厚度没有变化，因此能够按设计得到充分的冷却效果。应当指出，在具有主轴的复合式加工机械中，也能够在造型后进行基准面的切削加工以得到第4点效果。

2.层叠造形方法

接下来，使用图1和图4～18对使用了上述层叠造形装置的层叠造形方法进行说明。图4～图18是使用了本发明实施方式所涉及的层叠造形装置的层叠造形方法的示意图。然而，在这些图中考虑到辨识性部分省略了图1中所示的结构元件。此外，以下所示层叠造形方法的顺序能够基于事先创建的程序文件进行。

(层叠工序)

在本层叠工序中，其特征在于，是造形第1临时造形物85(参照图9等)。首先，在造形台5上放置了造形基板7的状态下，将造形台5的高度调整为箭头u方向的适当的位置(图4)。在这种状态下，通过将向材料收容部11a内填充材料粉体的多层涂覆机头11在箭头x方向上从造形区域r的左侧移动到右侧，从而在造形基板7上形成第1层材料粉体层8(图5)。

接下来，通过在材料粉体层8中的规定部位照射激光l使材料粉体层8的激光照射部位烧结，如图6所示，得到烧结层81f，其是在叠造形物整体的垂直方向(与箭头u方向平行的省略了图示的箭头z方向)上具有规定厚度的分割层的第1层的。

接下来，将造形台5的高度在箭头u方向上下降材料粉体层8的规定厚度(1层)，通过将多层涂覆机头11从造形区域r的右侧向左侧移动，而在烧结层81f上形成第2层材料粉体层8。

接下来，对材料粉体层8中的规定部位照射激光l使材料粉体层8的激光照射部位烧结，如图7所示，得到第2层烧结层82f。此外，通过同样的步骤得到第3层烧结层83f(图8)。

通过反复进行以上工序形成第4层之后的烧结层乃至造形第1临时造形物85(图9)。相邻的烧结层彼此被牢固固定。

(基准面的整形工序)

在接下来的基准面的整形工序中，其特征在于，通过对第1临时造形物85的一部分的表面85a中的至少一部分进行整形，分别削出与造形台5垂直且彼此相互垂直的2个基准面85b(第1和第2基准面)以及与造形台5平行的基准面85b(第3基准面)。首先，将加工头57和造形台5移动到初始位置。第1临时造形物85被放置在造形基板7上。造形基板7被放置在造形台5上。需要注意的是，造形台5的初始位置是使第1临时造形物85比车刀61的高度低的位置(图10)。加工头57的初始位置是使车刀61比第1临时造形物85的高度高的位置。此外还需要留意的是，对于加工头57的初始位置，即使将造形台5在箭头u方向上提升，即相对于造形台5将车刀61在箭头z方向上相对地降低，也不会与第1临时造形物85接触。

接下来，对第1临时造形物85的表面85a中的至少一部分进行整形。对此使用图11、图12a～图12h、图13a～图13h、图14a～图14h、图15a～图15h和图16a～图16p详细描述。图12a～图12e、图13a～图13e、图14a～图14e、图15a～图15e和图16a～图16l是从第1临时造形物85的上方看基准面的整形工序时的示意图。图12f～图12h、图13f～图13h、图14f～图14h、图15f～图15h和图16m～图16p是分别从第1临时造形物85的正面、后面或侧面看基准面的整形工序时的示意图。本实施方式的基准面85b形成于第1临时造形物85的表面85a中的第1临时造形物85的上面和第1临时造形物85的侧面的上部。

首先，将第1临时造形物85的与箭头x方向平行的侧面中的前侧(图12a中的下方)的侧面的上部进行整形以形成基准面85b。车刀61能够以如下方式预先旋转，该方式指的是在沿着箭头x方向从左侧向右侧移动时刀刃前方朝向可整形的方向的方式。如果车刀61已经朝向所需的方向的话，就能够省略使车刀61旋转的操作。接下来，通过将造形台5从初始位置(图10和图12a)在箭头u方向上提升，就会形成在第1临时造形物85上被整形的表面85a的高度变为比车刀61的前端仅高出规定距离的状态(图11和图12a)。规定尺寸能够使比所期望的基准面85b的箭头z方向的距离更大。规定距离能够是比所期望的基准面85b的箭头z方向的尺寸小。若小时，只需要以规定间距提升造形台5并将整形的次数进行数次即可。

接下来，将车刀61沿着箭头y方向从前方向后方(图12b中的上方)移动到规定位置来进行位置定位。需要留意的是，所述规定位置是如图12c所示的，当将车刀61在箭头x方向上移动时，第1临时造形物85的前侧的侧面上部与车刀61接触的位置。

接下来，通过将车刀61沿箭头x方向从左侧移动到右侧，以在第1临时造形物85的侧面上部的前方的端部附近实施整形(图12c和图12f)。

接下来，将车刀61沿箭头y方向从后侧向前侧移动(图12d)，以便箭头y方向的位置与初始位置(图12a)的箭头y方向的位置相同。

接下来，通过将车刀61沿箭头x方向从右侧移动到左侧，从而将车刀61再次移动到图12a所示的初始位置(图12e)。

在进一步形成大的基准面85b时，例如，能够反复实施将造形台5在箭头u方向上仅再次提升规定距离，并将车刀61沿着箭头y方向从前方向后侧规定位置移动，以及将车刀61沿箭头x方向从左侧向右侧移动而在第1临时造形物85的侧面上部的前侧的端部附近进一步实施整形(图12g、图12h和图18b)。在第1临时造形物85的表面85a的凹凸较大的情况下，例如也能够反复实施将车刀61沿着箭头y方向从前侧地用到比之前的位置更离开的内侧的规定位置，并在将造形台5的箭头u方向的位置下降到初始位置的情况下，使造形台5在箭头u方向上再次上升仅规定距离，将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动，然后在第1临时造形物85的侧面上部的前侧的端部附近进一步实施整形(图18c)。

接下来，将第1临时造形物85的与箭头x方向平行的侧面中的后侧(图13a中的上方)的侧面的上部整形形成基准面85b。车刀61能够预先旋转，该旋转是朝向沿着箭头x方向从左侧向右侧移动时刀刃前端朝向能够整形的方向。如果车刀61已经是朝向所需的方向的话，则能够省略使车刀61旋转的操作。使加工头57和造形台5移动到初始位置。这时的初始位置也能够变更为接下来整形的基准面85b的附近(图13a)。其次，通过将造形台5从初始位置在箭头u方向上升，从而形成第1临时造形物85中的被整形的表面85a的高度比车刀61的前端仅变高规定距离的状态。规定的尺寸与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧(图13b中的上方)移动到规定位置来进行定位。所述规定位置与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动，以便对第1临时造形物85的侧面上部的后侧的端部附近实施整形(图13c和图13f)。

接下来，在箭头y方向上的位置与初始位置(图13a)的箭头y方向的位置相同地，将车刀61沿着箭头y方向从前侧向后侧移动(图13d)。

接下来，通过将车刀61沿箭头x方向从右侧移动到左侧，再次将车刀61向如图13a所示的初始位置移动(图13e)。

在进一步形成大的基准面85b时，例如，能够反复实施将造形台5在箭头u方向上仅再次上升规定距离，将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧的规定的位置移动，以及将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动，从而在第1临时造形物85的侧面上部的后侧的端部附近进一步实施整形(图13g、图13h和图18b)。当第1临时造形物85的表面85a的凹凸是大的情况等时，指示前侧和后侧的记载是相反的，其过程与前述内容相同。应当指出，以在箭头x方向上为右侧且在箭头y方向上为后侧作为初始位置，车刀61还能够沿着箭头x方向从右侧向左侧移动时预先使其刀刃的前端朝向能够整形的方向旋转，从而沿着箭头x方向从右侧向左侧移动，以便整形第1临时造形物85的表面85a。

接下来，将第1临时造形物85的与箭头y方向平行的侧面中的左侧(图14a中的左侧)的侧面的上部进行整形以形成基准面85b。车刀61能够预先旋转，其方向是在沿着箭头y方向从后侧向前侧移动时刀刃的前端朝向能够整形的方向。如果车刀61已经朝向所需方向，则能够省略使车刀61旋转的操作。使加工头57和造形台5移动到初始位置。这时的初始位置也能够变更为接下来被整形的基准面85b的附近。接下来，通过将造形台5从初始位置在箭头u方向上上升，从而形成被整形的表面85a的高度比车刀61的前端提高规定距离的状态。规定的尺寸与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧(图14b中的右侧)的规定的位置移动来进行定位。所述的规定的位置与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，以便在第1临时造形物85的侧面上部的左侧的端部附近实施整形(图14c和图14f)。

接下来，以箭头x方向的位置与初始位置(图14a)的箭头x方向的位置相同地，将车刀61沿着箭头x方向从右侧向左侧移动(图14d)。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从前侧向后侧移动，以使车刀61再次向如图14a所示的初始位置移动(图14e)。

在进一步形成大的基准面85b时，例如，能够反复进行如下过程，将造形台5在箭头u方向上再次仅上升规定距离，将车刀61沿着箭头x方向从左侧移动到右侧的规定的位置，将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，在第1临时造形物85的侧面上部的左侧的端部附近进一步实施整形(图14g、图14h和图18b)。进一步地，当第1临时造形物85的表面85a的凹凸是大的情况等时，例如，能够反复进行如下过程，将车刀61沿着箭头x方向从左侧移动到比之前的位置更离开的右侧的规定的位置，在将造形台5的箭头u方向的位置下降到初始位置的情况下，将造形台5在箭头u方向上再次仅上升规定距离，将车刀61沿着箭头x方向从左侧移动到比之前更离开的右侧的规定的位置后，将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，在第1临时造形物85的侧面上部的左侧的端部附近进一步实施整形(图18c)。

接下来，将第1临时造形物85的与箭头y方向平行的侧面中的右侧(图15a中的右侧)的侧面的上部整形形成基准面85b。车刀61是能够预先旋转的，其旋转方向是当沿着箭头y方向从后侧向前侧移动时刀刃前端朝向能够整形的方向。如果车刀61已经朝向所需的方向的话，则能够省略使车刀61旋转的操作。将加工头57和造形台5移动到初始位置。这时的初始位置也能够变更为接下来被整形的基准面85b的附近。接下来，通过将造形台5从初始位置在箭头u方向上上升，从而形成第1临时造形物85的被整形的表面85a的高度比车刀61的前端仅变高规定距离的状态。规定的尺寸与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头x方向从右侧移动到左侧(图15b中的左侧)的规定的位置来进行定位。所述的规定的位置与之前的相同。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，在第1临时造形物85的侧面上部的右侧的端部附近实施整形(图15c和图15f)。

接下来，以在箭头x方向上的位置与初始位置(图15a)的箭头x方向的位置相同地，将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动(图15d)。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从前侧向后侧移动，将车刀61向如图15a所示初始位置再次移动(图15e)。

在进一步形成大的基准面85b时，例如，再次将造形台5在箭头u方向上再次仅上升规定距离，使车刀61沿着箭头x方向从右侧移动到左侧的规定的位置，将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，在第1临时造形物85的侧面上部的左侧的端部附近进一步实施整形(图15g、图15h和图18b)。进一步地，当第1临时造形物85的表面85a的凹凸是大的情况等时，仅仅是左侧和右侧的记载是相反的，其步骤与前述的相同。应当指出，车刀61在以箭头x方向的右侧且箭头y方向的前侧作为初始位置预先旋转，其旋转方向是当沿着箭头y方向从前方向后方移动时刀刃的前端朝向能够整形的方向，也能够沿着箭头y方向从前侧向后侧移动，整形第1临时造形物85的表面85a。

接下来，对第1临时造形物85的上面整形形成基准面85b(第3基准面)。首先，车刀61能够预先旋转，其旋转方向是当沿着箭头y方向从后侧向前侧移动时刀刃的前端朝向能够整形的方向。如果车刀61已经朝向所需的方向的话，则能够省略使车刀61旋转的操作。将加工头57和造形台5移动到初始位置。这时的初始位置也能够变更为接下来被整形的基准面85b的附近。接下来，将造形台5从初始位置(图16a)向箭头u方向上升，以便形成第1临时造形物85的被整形的表面85a的高度比车刀61的前端仅变高规定距离的状态。规定的尺寸与之前的相同。

接下来，将车刀61沿着箭头x方向从右侧(图16a中的右侧)移动到左侧(图16b中的左侧)来进行定位(图16b)。需要留意的是，所述的位置指的是形成图16c所示的状态位置当将车刀61向箭头y方向移动时，第1临时造形物85的表面85a的右侧的端部附近与车刀61接触时的位置。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，对第1临时造形物85的表面85a左侧的端部附近实施整形(图16c)。进行这样的整形的面作为基准面85b(此时，仅在左侧端部附近)。

接下来，以箭头x方向的位置与初始位置(图16a)的箭头x方向的位置相同的，将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动(图16d)。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从前侧向后侧移动，将车刀61向图16a所示的初始位置再次移动(图16e)。

接下来，通过将车刀61沿着箭头x方向从右侧向左侧移动来进行定位(图16f)。需要留意的是，所述的位置指的是当直至如图16g所示的状态为止使车刀61移动时，第1临时造形物85的表面85a的前端的端部附近与车刀61接触时的位置。

接下来，通过将车刀61沿着箭头y方向从后侧向前侧移动，对第1临时造形物85的表面85a的右侧的端部(这里是第1临时造形物85的表面85a与基准面85b的边界)附近实施整形(图16g)。

接下来，以箭头x方向的位置与在图16a或图16e的状态的位置相同地，将车刀61沿着箭头x方向从左侧向右侧移动(图16h)。

当反复进行与如图18a所示的过程时，如图16i～图16l所示，在第1临时造形物85的上面最终地整形基准面85b。其结果是造形第2临时造形物86(图16m～图16p、图17)。

进一步地，当第1临时造形物85的表面85a的凹凸是大的情况等时，例如，在将造形台5沿着箭头u方向上再次仅提升规定距离的情况下，对第1临时造形物85的上面同样地进行反复实施整形(图18c)。

使车刀61返回到初始位置的方法并不限定于上述方法。例如，能够是先将造形台5在箭头u方向上下降以使与车刀61相比第1临时造形物85更低的位置，然后再将造形台5在箭头u方向上再次上升使车刀61移动到第1临时造形物与车刀61不会接触的规定的位置为止，最后再将造形台5返回到能够再次进行整形的高度(图11所示的高度)。应当指出，车刀61，以箭头x方向的右侧且箭头y方向上的前侧作为初始位置，能够预先旋转沿着箭头y方向从前侧向后侧移动时刀刃的前端朝向能够整形的方向，然后沿着箭头y方向从前侧向后侧移动，整形第1临时造形物85的表面85a。

应当指出，基准面85b，如图19a～图19c所示的，在第1临时造形物85上形成的至少1个凸部根据需要而形成在至少1个面上。此外，基准面85b，如图20a～图20c所示，也能够在造形基板7的上面或侧面根据需要形成至少1面。此外，基准面85b，还能够造形基板7上仅为了形成基准面85b而造形而成的至少1个凸部根据需要形成在至少1个面上。

(2次加工工序)

最后，使用与本实施方式所涉及的层叠造形装置不同的其他装置实施2次加工工序。也就是说，第2临时造形物86被切削加工以造形所希望的层叠造形物。应当指出，使用所述2次加工工序的装置不特别限定。在传统的复合式加工机械的情况下，必须采用不使用切削油和冷却水的干式加工，而在本2次加工工序中，能够使用采用了层叠造形装置和其他湿式加工的切削加工装置。

第2临时造形物86的基准面85b使用于定位，该定位是在2次加工工序中的使用了第2临时造形物86的装置上固定时的定位。2次加工工序中使用的装置是例如具有围绕垂直方向的r轴旋转的主轴、使主轴在与主轴平行的z方向上上下移动的加工头、以及在与z方向垂直且彼此相互垂直的x方向和y方向上移动的加工台的切削加工装置。

第2临时造形物86固定在加工台上。度盘式指示器安装在加工头上。度盘式指示器向与加工头相同方向移动。将度盘式指示器抵接在与第2临时造形物86的箭头x方向上平行的基准面85b上，在该状态下，与加工台一起使第2临时造形物86向x方向移动。调整在加工台上固定第2临时造形物86的位置，直到此时的度盘式指示器所示的值的变化量落入规定范围。同样地，将度盘式指示器抵接在与第2临时造形物86的箭头y方向平行的基准面85b的状态下，与加工台一起将第2临时造形物86向y方向移动。调整在加工台上固定第2临时造形物86的位置，直到此时的度盘式指示器所示的值的变化量落入规定的范围。此外，在将度盘式指示器与形成于第2临时造形物86的上面的基准面85b(第3基准面)抵接的状态下，与加工台一起使第2临时造形物86向x方向和y方向移动。在第2临时造形物86和加工台之间夹入垫板等调整固定位置，直到此时的度盘式指示器所示的值的变化量分别落入x方向和y方向所规定的范围内。

接下来，切削加工装置使用安装在主轴上的基准球，检测加工台上的第2临时造形物86的各个坐标值，并将自身的坐标系与第2临时造形物86的坐标系校正为一致。

如果是在图16m～图16p中所示的第2临时造形物86的情况时，一般来讲，切削加工装置是使用安装在主轴上的基准球，对第2临时造形物86左右2个基准面85b检测出在同一y坐标且同一z坐标的各自的x坐标并运算这些坐标的中间的x坐标，同时对第2临时造形物86前后的2个基准面85b检测出在同一x坐标且同一z坐标的各自的y坐标并运算这些坐标的中间的y坐标，以及对加工台的规定的位置的z坐标和第2临时造形物86的上面的基准面85b(第3基准面)检测出在规定的x坐标和规定的y坐标上的z坐标并运算这些坐标的中间的z坐标，从而检测出第2临时造形物86的中心坐标。

或者，如果是图16m～图16p所示的第2临时造形物86的情况时，一般来讲，切削加工装置是对第2临时造形物86的前后2个基准面85b中的任意一方的基准面85b，检出2个不同的x坐标且同一z坐标的2个y坐标，对第2临时造形物86的左右2个基准面85b中的任意一方的基准面85b，检测2个不同的y坐标且同一z坐标的2个x坐标，来检测出在xy平面上旋转方向的偏差。

或者，如果是图16m～图16p所示的第2临时造形物86的情况时，一般来讲，切削加工装置是对第2临时造形物86的上面的基准面85b(第3基准面)，检测出2个不同x坐标且同一y坐标的2个z坐标，来检测出x方向的倾斜。或者，如果是图16m～图16p所示的第2临时造形物86的情况时，一般来讲，切削加工装置对第2临时造形物86的上面的基准面85b(第3基准面)，检测2个不同的y坐标且同一x坐标的2个z坐标，来检测出y方向的倾斜。

通过该方式，能够容易进行比在其他加工机械中进行层叠造形物的2次加工的情况更高精度的加工。

应当指出，如上所述，例如，也能够实施作为与造形台5平行的1个基准面85b(第3基准面)的整形，又或者能够实施作为与造形台5平行的多个基准面85b的整形。此外，不仅仅在与造形台5平行的面的整形(图18a)，还能够进行与其垂直的面(第1和第2基准面)的整形，更进一步地，当第1临时造形物85的表面85a的凹凸是大的情况时，在由这些组合而成的从表面85a起有深度的地方进行整形基准面85b(第1～第3基准面)。此外，具有加工头57的转向机构60，例如能够根据使用于整形的车刀61的不同来选择，能够在前进移动进行整形后，将车刀61旋转180度，在返回移动中也能够整形，这样在前进和返回使车刀61交替地旋转180度。应当指出，不限定于以上所示的实施方式，还能够使转向机构60、第1水平移动机构和第2水平移动机构中的必要的机构同时或按照所需的时机被驱动来整形基准面85b(第1～第3基准面)。

3.总结

虽然已经说明了本发明的实施方式及其变形例，但这些仅是作为一个例子而提及的，并不是用来限定发明的范围。该新颖的实施方式能够在其他各个形态下实施，只要是不脱离本发明的主旨的范围下，能够进行各种省略、置换、以及变更。然而，这些实施方式和变更均被包括在本发明的范围和主旨内，同时也被包括在权利要求所记载的发明及其同等的范围内。

【符号说明】

1：腔室17c：扩散部件

1a：窗口17d：非活性气体供给空间

1b：腔室供给口17f：洁净室

1c：腔室排出口17g：烟气扩散装置供给口

1d：造形空间19：烟气收集器

1e：副供给口21：废料箱

1f：副排出口23：废料箱

2：水平26：粉体保持壁

3：粉体层形成装置31：造形台驱动机构

4：基座42：激光光源

5：造形台43a：扫描振镜

7：造形基板43b：扫描振镜

8：材料粉体层44：调焦控制单元

11：多层涂覆机头50：装置

11a：材料收容部57：加工头

11b：材料供给部60：转向机构

11c：材料排出部61：车刀

11d：多层涂覆机头水平移动机构63a：第1水平移动机构

11e：导轨63aa：第1导轨

11f：引导块63ab：第1引导块

11fb：刮刀63ac：旋转马达

11g：旋转马达63b：第2水平移动机构

11rb：刮刀63ba：第2导轨

13：激光照射部63bb：第2引导块

15：非活性气体供给装置63bc：旋转马达

17：烟气扩散装置63c：台架

17a：筐体81f：烧结层

17b：开口部82f：烧结层

83f：烧结层

85：第1临时造形物

85a：表面

85b：基准面

86：第2临时造形物

l：激光

r：造形区域