一种激光选区熔化设备的制作方法

本实用新型涉及激光选区熔化技术领域，特别是涉及一种激光选区熔化设备。

背景技术：

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种"自下而上"的制造方法。激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)直接制造技术亦称金属3D打印技术，是增材制造的前沿技术。在加工前，首先通过专业数据处理软件将零件的CAD模型进行切片离散以及添加必要的支撑结构，然后规划扫描路径，处理后的数据将包含能够控制激光束移动的轮廓信息。然后将此数据导入成型设备，计算机逐层调入轮廓信息，控制扫描振镜进行偏转，实现激光光斑选择性地熔化金属粉末，与前一层材料粘结为一体，而未被激光照射的区域内粉末仍呈松散状，可以循环使用。激光每熔化一层，成形缸下降一个层厚(10-50μm可调)，送粉缸上升一定的距离(通常为层厚的1.5倍)，用刮刀带走粉末完成一次铺粉动作。

在粉末经过激光辐照熔化冷却后，受激光加工工艺参数的影响，有可能会造成当前熔化层产生翘起或变形等现象，使得熔化后的高度高于当前粉层的高度。目前大多数激光选区熔化设备的铺粉都采用柔性铺粉装置，即刮刀遇到高点后让过高点，继续后面的铺粉，保证整个铺粉过程的流畅性。然而，柔性铺粉装置存在不可避免的缺陷，当刮刀让过高点后，此高点极有可能成为一个缺陷源，使成品中气孔、夹杂、裂纹等发生的几率增大。此外加工过程中产生的废渣大部分被循环风带走，但有少部分会落在粉床上，废渣落入粉床后同样形成高点，柔性铺粉装置并不能将这些高点的废渣带走，而是将其压入粉床内，影响最后成品的质量。

由此可见，上述现有的激光选区熔化设备在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的激光选区熔化设备，使其去除铺粉过程中高点的影响，提高成品质量，成为当前业界极需改进的目标。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种激光选区熔化设备，使其去除铺粉过程中高点的影响，提高成品质量，从而克服现有的激光选区熔化设备中柔性铺粉装置的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光选区熔化设备，包括刚性铺粉装置、铣刀切削装置和控制装置；

所述刚性铺粉装置包括刮刀机构、导轨机构、动力机构和过载电流检测机构，所述动力机构带动所述刮刀机构沿所述导轨机构的导轨移动，所述过载电流检测机构设置在所述刮刀机构上，用于检测所述刮刀机构是否处于被卡状态，并将检测信息发送至所述控制装置；

所述铣刀切削装置包括机械臂和设置在所述机械臂自由端的铣刀，所述铣刀和机械臂均与所述控制装置连接；

所述控制装置，用于接收所述过载电流检测机构发送的检测信息，并根据所述检测信息控制所述机械臂和铣刀实现切除高点的动作。

作为本实用新型的一种改进，所述刮刀机构包括刮刀和用于固定刮刀的刮刀架，所述刮刀架的两端分别设有滑块，所述滑块位于所述导轨机构的导轨中，所述过载电流检测机构设置在所述刮刀架上。

进一步改进，所述刮刀架采用横截面为倒U型的长条形固定架，所述刮刀包括刀尖侧和刀背侧，所述刮刀的刀背侧固定在所述固定架的U型槽内。

进一步改进，所述刮刀机构还包括多个紧固螺栓，所述长条形固定架的顶面开设有多个供紧固螺栓穿过的通孔，所述刮刀的刀背侧顶面设有多个与所述通孔一一对应的内螺纹孔，则所述紧固螺栓通过与所述通孔和内螺纹孔的连接实现将所述刮刀固定在所述固定架的U型槽内。

进一步改进，所述刮刀机构还包括侧向压紧板和多个压紧件，所述侧向压紧板设置在所述长条形固定架的一外侧面，所述侧向压紧板和与其接触的固定架侧面上均开设有多个供所述压紧件穿过的卡合孔，则所述压紧件通过与所述卡合孔的卡合实现将所述刮刀从侧面固定在所述固定架的U型槽内。

进一步改进，所述刮刀采用硬度和耐磨性好的金属材料。

进一步改进，所述导轨机构为采用环形轨道结构。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型激光选区熔化设备通过设置刚性刮刀，在铺粉过程中依靠刮刀的刚性对高点进行强行刮过，若高点被刮刀切掉，则铺粉动作顺利完成，铺粉效果好，粉层均匀，保证制备零件的精度；若刮刀被卡，通过过载电流检测装置的监测和铣刀切削装置的切削动作，实现对高点的切削，保证加工过程中不会存在高点，使零件产生缺陷的几率大大降低，进一步提高成品质量。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型激光选区熔化设备的立体结构示意图；

图2是本实用新型激光选区熔化设备的结构侧视图；

图3是本实用新型中刮刀机构的立体结构示意图；

图4是本实用新型中刮刀机构的长度方向侧视图；

图5是本实用新型中刮刀机构的宽度方向侧视图；

图6是图4中A-A线的剖视图；

图7是图4中B-B线的剖视图。

具体实施方式

参照附图1和2所示，本实用新型激光选区熔化设备包括刚性铺粉装置、铣刀切削装置和控制装置。该刚性铺粉装置和铣刀切削装置均设置在该激光选区熔化设备的加工舱室1内。

该刚性铺粉装置包括刮刀机构4、导轨机构6、动力机构和过载电流检测机构46。该刮刀机构4用于实现该激光选区熔化设备的刚性铺粉动作。该导轨机构6可采用现有的任何导轨结构，本实施例中采用环形轨道结构。该动力机构带动该刮刀机构4沿该导轨机构6的导轨移动，实现刮刀对基板5上熔化层表面的刚性铺粉动作。

参照附图3至7所示，该刮刀机构4包括刮刀47和用于固定刮刀47的刮刀架41。由于刮刀要实现对高点的切除，所以该刮刀47采用硬度和耐磨性好的金属材料制备，增强其耐用性。该刮刀架41的两端分别设有滑块42，该滑块42位于该导轨机构6的导轨中。

本实施例中该刮刀架41采用横截面为倒U型的长条形固定架，该刮刀47包括刀尖侧和刀背侧，该刮刀47的刀背侧固定在该固定架的U型槽内。

为了实现刮刀与刮刀架的牢固结合，该刮刀机构4还包括多个紧固螺栓44，该长条形固定架的顶面开设有多个供紧固螺栓44穿过的通孔，该刮刀47的刀背侧顶面设有多个与该通孔一一对应的内螺纹孔，则该紧固螺栓44通过与该通孔和内螺纹孔的连接实现将该刮刀47固定在该固定架41的U型槽内。

进一步的，该刮刀机构4还包括一侧向压紧板43和多个压紧件45。该侧向压紧板43设置在该长条形固定架的一外侧面，该侧向压紧板43和与其接触的固定架侧面上均开设有多个供该压紧件45穿过的卡合孔，则该压紧件45通过与该卡合孔的卡合实现将该刮刀47从侧面固定在该固定架41的U型槽内。

本实施例中过载电流检测机构46设置在该刮刀架41上，用于检测该刮刀机构4是否处于被卡状态，并将检测信息发送至该控制装置，由控制装置控制铣刀切削装置执行相应动作。

该铣刀切削装置46包括机械臂2和设置在该机械臂2自由端的铣刀3，该铣刀3和机械臂2均与该控制装置连接。

该控制装置，用于接收该过载电流检测机构46发送的检测信息，并根据该检测信息控制该机械臂2和铣刀3实现切除高点的动作。

本实用新型激光选区熔化设备的工作原理为：在激光选区熔化设备的铺粉加工过程中，若刚性刮刀47遇到高点时，依靠刮刀47的刚性对高点进行强行刮过，若此时高点被刮刀“切掉”，则铺粉动作顺利完成，不会出现高于粉层的点，保证制备零件的精度；若此时刮刀47刚性不足，导致出现卡刀现象，此时刮刀架41上的过载电流检测装置46出现瞬间电流增大，过载电流保护装置46启动，使刮刀47后退至起点，同时向控制装置发送信号，由控制装置控制机械臂2和铣刀3自动识别高点，将高点用铣刀3切削掉，之后机械臂2和铣刀3收回，刮刀机构继续工作。

本实用新型激光选区熔化设备通过设置刚性铺粉装置、铣刀切削装置和控制装置，能实现1)铺粉效果好，粉层均匀，零件的尺寸精度高；2)加工过程中不会存在高点，零件产生缺陷的几率大大降低；3)能够刮除加工过程中产生的残渣，进一步降低缺陷几率，提高成品质量；4)铺粉的整体稳定性高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。