一种用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置的制作方法

本实用新型涉及增材制造研究领域，具体地涉及一种用于激光选区融化设备的双刀双向铺粉装置。

背景技术：

利用金属粉末制造金属功能零件的快速成型技术即激光选区熔化(SLM)，是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。激光选区熔化成型系统普遍利用铺粉方式来保障金属粉层的水平度和均匀性问题，因而，铺粉是激光选区熔化的重要环节之一，铺粉效果的好坏直接影响零件成型质量。

目前，激光选区熔化设备按照铺粉方式可分为单向铺粉和双向铺粉两种。单向铺粉设备大多采用的是双缸形式，设备体积十分庞大臃肿，在每次铺粉之前，刮刀首先需要运动至初始位置，然后执行铺粉动作，这时刮刀需要横跨两个缸，且只是单行程工作，这种单向铺粉方式效率低，耗费时间长。现在，有的激光选区熔化设备已经开始采用效率更高的双向铺粉装置，这一类设备只保留一个成形缸，铺粉装置进行双行程铺粉。中国专利“激光选区熔化单刀双向铺粉装置及激光选区熔化设备(公开号CN 105921748 A)”提供了一种激光选区熔化单刀双向铺粉装置，通过铺粉装置上的送粉杆与成型室侧壁的顶杆接触，在力的作用下压缩弹簧并推动送粉板使金属粉末在重力作用下实现下落，该装置实现了一个刮刀即能完成双向铺粉的功能，降低了设备成本，但由于装置本身的机械结构决定了很难做到定量送粉，而且随着送粉杆长时间的受机械碰撞影响会导致刮刀高度以及安装角度的改变，影响铺粉质量。中国专利“一种双向铺粉装置及激光选区熔化设备(公开号CN 106111990 A)”提供一种激光选区熔化双向铺粉装置，解决了现有双向铺粉装置调平不方便且调平精度难以保证的问题，但该装置存在铺粉量不可控以及密闭性不好的问题。

在金属3D打印过程中，激光与金属粉末之间相互作用时，由于其不稳定性有时候会出现飞溅物甚至球化现象，造成成型表面质量差。在单刮刀单向铺粉装置运行过程中，铺粉时刮刀会刮伤铺粉层，在铺粉层产生划痕甚至出现沟痕，严重降低了铺粉质量，造成铺粉效果差。同时现有的大部分激光选区融化设备都无法实现给送粉缸或者储粉区自动加粉，每次送粉缸或者储粉区的金属粉末用完后，设备需要暂停工作或者打开设备舱门人工添加金属粉末，然后再继续加工，这样不仅加工效率低，而且操作复杂，繁琐。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于激光选区融化设备的双刀双向铺粉装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现定量送粉，双向铺粉，自动加粉，缩短了铺粉和加粉的时间，大大的提供了工作效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供一种用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置，包括：密闭腔体和位于所述密闭腔体内的成型腔，所述成型腔两侧分布有第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨上连接有储粉器，所述储粉器的上方开设有加粉口，所述加粉口处安装有自动开闭装置，所述储粉器两端分别通过第一刮刀压板和第二刮刀压板固定安装第一刮刀和第二刮刀，所述储粉器下方开设有出粉口，所述储粉器的储料空间与所述出粉口之间安装有送粉花轮，所述送粉花轮通过联轴器与伺服电机相连。

可选的，还包括粉末用量调节装置，所述粉末用量调节装置上端连接有供粉舱，下端安装有连接管，所述连接管上套设有伸缩管，所述伸缩管与连接机构固定连接且与所述加粉口连通，所述连接机构上固定有驱动电机，所述供粉舱上端安装有快装蝶阀。

可选的，所述供粉舱上设置有第一粉末余量传感器，所述储粉器上设置有第二粉末余量传感器，所述第一粉末余量传感器和所述第二粉末余量传感器分别连接有控制器。

可选的，所述成型腔两端设置有第一回收腔和第二回收腔，所述第一回收腔和所述第二回收腔位于所述第一导轨和所述第二导轨之间。

可选的，所述储粉器两端分别连接有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过移动滑块与所述第一导轨和所述第二导轨连接。

可选的，所述移动滑块连接有直线电机，所述直线电机控制所述移动滑块移动。

可选的，所述送粉花轮的圆周上均匀排布有花形凹槽，且所述送粉花轮外圆与所述储粉器内部圆弧相切。

可选的，所述花形凹槽的截面为半圆形、三角形、长方形或五边形。

可选的，所述自动开闭装置连接有推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁控制所述自动开闭装置的开闭。

本实用新型提供的用于激光选区融化设备的双刀双向铺粉装置与现有技术相比具有以下技术效果：

1、本实用新型采用双刮刀双向铺粉设计，铺粉时沿着铺粉的方向，在储粉器前端的刮刀可将由于激光与粉末之间相互作用不稳定性产生的杂物清除，保证了铺粉的顺利进行以及铺粉层厚的均匀性，提高了铺粉的致密性，进而提高了零件成型质量，同时实现了双向铺粉的目的，提高了效率。

2、本实用新型采用带有花形凹槽的送粉花轮，通过伺服电机的旋转角度来控制送粉花轮的转动角度，实现精确的定量供粉，减少粉末浪费，提高粉料利用率，为粉末成型提供了保障。

3、本实用新型设计有自动加粉功能，解决了每次送粉缸或者储粉区的金属粉末用完后设备需要暂停工作或者打开设备舱门人工添加金属粉末的问题，省去了人工加粉的辅助时间，而且该功能操作方便、简单、自动化程度高，大大提高了加工效率。

4、本实用新型将多余的粉末送入回收腔，极大的减少了材料的浪费，而且该装置在铺粉过程中粉末处于封闭体系，不污染成型室中的运动机构表面，保证了设备内洁净的工作环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置的结构示意图；

图2为本实用新型用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置的俯视图；

图3为本实用新型送粉花轮端面的不同形状示意图；

附图标记说明：1为第一回收腔，2为基板，3为成型腔，4为第一刮刀，5为第一刮刀压板，6为密闭腔体，7为自动开闭装置，8为密封圈，9为伸缩管，10为加粉口，11为快装蝶阀，12为供粉舱，13为金属粉末，14为第一粉末余量传感器，15为粉末用量调节装置，16为连接管，17为驱动电机，18为连接机构，19为储粉器，20为第二粉末余量传感器，21为第二刮刀压板，22为螺钉，23为第二刮刀，24为送粉花轮，25为第二回收腔，26为第一导轨，27为第二导轨，28为第一连接板，29为第二连接板，30为直线电机，31为联轴器，32为伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种用于激光选区融化设备的双刀双向铺粉装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现定量送粉，双向铺粉，自动加粉，缩短了铺粉和加粉的时间，大大的提供了工作效率。

本实用新型提供一种用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置，包括：密闭腔体和位于所述密闭腔体内的成型腔，所述成型腔两侧分布有第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨上连接有储粉器，所述储粉器的上方开设有加粉口，所述加粉口处安装有自动开闭装置，所述储粉器两端分别通过第一刮刀压板和第二刮刀压板固定安装第一刮刀和第二刮刀，所述储粉器下方开设有出粉口，所述储粉器的储料空间与所述出粉口之间安装有送粉花轮，所述送粉花轮通过联轴器与伺服电机相连。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置，如图1和图2所示，包括：密闭腔体6和位于所述密闭腔体6内的成型腔3以及粉末用量调节装置15，所述成型腔6两侧分布有第一导轨26和第二导轨27，所述第一导轨26和第二导轨27上连接有储粉器19，所述储粉器19两端分别连接有第一连接板28和第二连接板29，所述第一连接板28和所述第二连接板29分别通过移动滑块与所述第一导轨26和所述第二导轨27连接，所述移动滑块连接有直线电机30，所述直线电机30控制所述移动滑块移动，所述储粉器19的上方开设有加粉口10，所述加粉口10处安装有自动开闭装置7，所述自动开闭装置7连接有推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁控制所述自动开闭装置7的开闭，所述储粉器19两端分别通过第一刮刀压板5和第二刮刀压板21固定安装第一刮刀4和第二刮刀23，所述储粉器19下方开设有出粉口，所述储粉器19的储料空间与所述出粉口之间安装有送粉花轮24，所述送粉花轮24通过联轴器31与伺服电机32相连；所述粉末用量调节装置15上端连接有供粉舱12，下端安装有连接管16，所述连接管16上设置有密封圈8，所述连接管16上套设有伸缩管9，所述伸缩管9与连接机构18固定连接且与所述加粉口10连通，所述连接机构18上固定有驱动电机17，所述供粉舱12上端安装有快装蝶阀11。

进一步的，所述供粉舱12上设置有第一粉末余量传感器14，所述储粉器19上设置有第二粉末余量传感器20，所述第一粉末余量传感器14和所述第二粉末余量传感器20分别与控制器电连接；所述成型腔3两端设置有第一回收腔1和第二回收腔25，所述第一回收腔1和所述第二回收腔25位于所述第一导轨26和所述第二导轨27之间；如图3所示，所述送粉花轮24的圆周上均匀排布有花形凹槽，所述花形凹槽的截面可以为半圆形、三角形、长方形或五边形。

本实用新型提供的用于激光选区熔化设备的双刀双向铺粉装置开始运行时，直线电机30会先带动铺粉装置到达零位。这时，控制器会根据安装在储粉器19里的第二粉末余量传感器20判断储粉器19里的金属粉末余量，如果少于设定的值，会反馈给控制区并提示自动加粉单位需要向储粉器19里加入金属粉末。同时也会根据安装在供粉舱12里的第一粉末余量传感器14判断供粉舱12里的金属粉末余量，如果粉末余量少于设定的值，会反馈给控制区并提示向供粉舱12里加入金属粉末。在保证储粉器19里的粉末余量大于设定值的前提下，铺粉装置在直线电机30的带动下运动到预先定好的位置，根据SLM成型厚度在控制器上进行设置，设置完成后控制器给伺服电机32发指令并完成相应的角度偏转，伺服电机32的偏转带动送粉花轮24转动一定的角度，送粉花轮24上花形凹槽里的金属粉末在重力的作用下通过储粉器19下端的出粉口自由落下，然后直线电机30带动铺粉装置进行铺粉。当铺粉装置完成铺粉的同时，沿着铺粉方向在储粉器19前端的刮刀会将多余的金属粉末送入回收腔。紧跟着激光光束通过光路系统在成型区域面按照控制器上设定好的图形进行扫描，在激光扫描图形的同时，铺粉装置在直线电机30的带动下反向运动到预先定好的位置，伺服电机32的偏转带动送粉花轮24转动一定的角度，金属粉末在重力的作用下通过储粉器19下端的出粉口自由落下。当激光扫描完成后，直线电机30带动铺粉装置进行铺粉。当铺粉装置完成铺粉的同时，沿着铺粉方向在储粉器19前端的刮刀会将多余的金属粉末送入回收腔。然后激光光束通过光路系统在成型区域面按照控制器上设定好的图形进行扫描，直至扫描完成。这样，铺粉装置一个来回便完成了双向铺粉动作。如此重复运行以上步骤直到打印件成型。

若在加工过程当中，由于打印件体积较大，遇到储粉器19中的粉末量不够时，第二粉末余量传感器20会给控制器反馈，并提示自动加粉单位需要向储粉器19里加入金属粉末。此时，直线电机30带动铺粉装置到达自动加粉的位置。然后在控制器上设置要加入到储粉器19金属粉末的量值，设置好后，自动开闭装置7打开，储粉器加粉口显露出来，伸缩管9在驱动电机17的带动下向下移动到预先定好的位置，然后粉末用量调节装置15打开，金属粉末通过粉末用量调节装置15、连接管16和伸缩管9进入储粉器19，当进入储粉器19的金属粉末量达到设定量值后，粉末用量调节装置15关闭，然后伸缩管9向上移动上升到原来位置，自动开闭装置7关闭。随后，接着进行加工。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。