电子束熔融及激光铣削复合3d打印设备的制造方法_2

文档序号:8812021阅读:来源:国知局
立体移动,该激光铣削头114可以发射激光束对加工平台109上熔融成型的单层或多层近似形体进行铣削加工。
[0027]参照图1所示,设定平行于加工平台109的XY平面为水平面,Z方向则为竖直方向,垂直于水平面的平面为竖直平面,这样,加工平台109可以在沿Z方向上下移动,电子束发射结构101发射的电子束在XY平面移动,而激光铣削头114可以在X、Y、Z方向移动。
[0028]在上述的电子束熔融及激光铣削复合3D打印设备I中,采用电子束发射结构101发射的电子束熔融金属粉层进行3D打印,利用激光铣削头114发射的激光束对电子束发射结构101每次加工的单层或多层近似形体进行铣削加工,融合3D打印技术及铣削加工为一体。
[0029]在实际加工过程中,其具体操作过程如下:
[0030]I)、铺粉结构将金属粉输送至加工平台109上,并铺设在加工平台109上,形成金属粉层;按照3D打印技术,电子束发射结构101发射电子束对加工平台109上的金属粉层熔融加工,逐行逐层堆积形成单层或多层的近似形体;
[0031]2)、利用激光铣削头114发射的激光束对加工平台109上形成的单层或多层的近似形体进行铣削,以达到构件所需的尺寸及表面精度;
[0032]3)、重复循环上述步骤I)及步骤2),一直到最后零件的形状加工完毕。
[0033]每次完成上述步骤I)及2),加工平台109则会向下移动一定距离,以保证重新布置在加工平台109上的金属粉层与电子束发射结构101发射的电子束的焦点之间的距离保持不变。在步骤I)中,利用电子束发射结构101发出的电子束在水平面移动,在加工平台109上的金属粉层中成型单层或多层近似形体;在步骤2)中,利用激光铣削头114发射的激光束在立体空间移动,可以对各种类型的单层或多层近似形体全方位进行铣削。
[0034]利用本实施例提供的电子束熔融及激光铣削复合3D打印设备I加工零件,利用电子束逐层熔融金属粉层后,利用激光铣削头114发射的激光束对单层或多层近似形体进行铣削加工,循环重复直至零件加工完毕,该3D打印设备将传统的以激光铣削为主的去除式精密加工与以电子束熔融3D打印为主的增量叠层制造工艺集成为一体,既能克服传统3D打印技术在尺寸和形状精度等方面的缺陷,也可以克服切削加工对零部件复杂程度等方面的制约,这样,则不需要对加工后的零件进行二次加工,避免现时装夹困难、加工误差大、加工时零件出现变形以及难以加工的问题,为3D打印技术开辟更加广阔的应用空间,为航空航天产业核心精密零部件的生产制造提供新的方法和手段。
[0035]另外,采用激光铣削头114发射的激光束对单层或多层近似形体进行铣削加工,属于非接触式铣削加工,避免传统式刀具直接与单层或多层近似形体直接接触加工存在的缺陷,大大提高铣削加工的精度。
[0036]本实施例中,在基座100上设有两排相间隔并行布置的导轨105,该两个导轨105布置在加工平台109的两侧;铺粉结构包括刮刀104以及储粉箱103,刮刀104的两端分别活动连接在两个导轨105上,这样,刮刀104则可以沿着导轨105在水平面上移动,且刮刀104的下端面与加工平台109之间具有间隙;储粉箱103具有上端开口的储粉腔,储粉箱103的储粉腔用于存储金属粉,该储粉箱103位于基座100的下方,且在基座100中,设有连通该储粉箱103上端开口的通孔,也就是说,通孔与储粉箱103的上端开口对齐,当然,该通孔也位于两个导轨105之间。
[0037]在储粉箱103中还设有可以上下移动的运粉台,该运粉台与储粉箱103的上端开口及基座100中的通孔分别对齐布置,这样,当刮刀104需要在加工平台109上铺设金属粉层时,运粉台上运载着金属粉,并向上移动,分别穿过储粉箱103的上端开口及基座100的通孔,直至金属粉显露在基座100上,这样,利用刮刀104则可以将金属粉刮至加工平台109上,形成金属粉层,当然,每次形成在加工平台109上的金属粉层的厚度,与刮刀104下端与加工平台109的间隙一致。
[0038]这样,根据实际加工需要,则可以选择每次铺设在加工平台109上的金属粉层的厚度,只需要调整刮刀104,调节刮刀104下端与加工平台109之间的间隙则可。
[0039]作为优选的实施例,本实施例中,铺粉结构包括有两个上述的刮刀104以及两个上述的储粉箱103,这样,两个刮刀104的两端分别活动连接在两个导轨105上,且两个刮刀104分别设置在加工平台109的前端及后端,这样,在利用刮刀104进行铺粉时,则可以利用两个刮刀104交互操作,大大提高了铺粉效率。
[0040]或者,作为其它实施例,本实施例中,铺粉结构还可以是包括上述的刮刀104以及漏粉箱,该漏粉箱位于基座100的上方,其中设有储粉腔,金属粉则存储在该漏粉箱的储粉腔中。在漏粉箱的下端设有漏粉孔,该漏粉孔连通漏粉腔,漏粉腔内的金属粉可以通过该漏粉孔落在基座100上,并由刮刀104进行铺粉操作,将金属粉铺设在加工平台109上,形成金属粉层。
[0041]具体地,漏粉孔呈条状延伸布置,这样,保证通过刮刀104进行铺粉后的金属粉层的宽度满足使用需要。一般情况下,保证漏粉孔的长度略大于加工平台109的宽度。
[0042]当然,对于设置漏粉箱实现自上而下漏粉的结构,也可以设置两个漏粉箱,分别位于加工平台109的上方的前端及后端,并且,配合两个刮刀104,实现交互式铺粉操作。
[0043]为了对铺设在加工平台109上的金属粉层的厚度进行检测,本实施例中,在加工平台109的两侧分别设有传感器107,该传感器107用于对铺设在加工平台109上的金属粉层的厚度进行检测,传感器107检测的信息通过反馈给控制中心,进而由控制中心对加工平台109与刮刀104之间的间隙进行调节。
[0044]具体地,为了更加准确的检测金属粉层的厚度,本实施例,在加工平台109的两侦牝沿着加工平台109的侧边延伸,分别布置有多个上述的传感器107。
[0045]电子束发射结构101包括电子束发生器以及线圈,其中,电子束发生器可以发射电子束,其发射的电子束通过线圈通电形成的磁场,这样,通过对线圈磁场的调节,则可以改变电子束的传输路径,实现电子束在水平面的移动,根据需要加工近似形体构件的形状要求,对应地调节线圈产生的磁场,从而实现电子束的偏移。
[0046]为了实现加工平台109上上下移动,上述的加工平台109下方连接有升降马达111,利用该升降马达111的动力驱动,驱动加工平台109的上下移动,当每次铺粉结构在加工平台109上铺设一层金属粉层后,升降平台则控制加工平台109下降固定距离,从而保证电子束发射结构101发射的电子束的焦点落在金属粉层上的距离不变。
[0047]本实施例中,在两个导轨105上设有门架106,该门架106包括两相间隔布置的连接臂1062以及横梁1061,两连接臂1062的下端分别活动连接在两导轨105上,且可以沿着导轨105移动,横梁1061连接在两连接臂1062的上端,这样,横梁1061则呈横跨状布置在两个导轨105之间。在横梁1061上活动连接有移动端子112,该移动端子112可以沿着横梁1061移动。
[0048]在上述的移动端子上还活动连接有连接板113,该连接板113可以相对移动
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