一种SLM设备用金属粉处理系统的制作方法

本发明涉及slm设备技术领域，具体涉及一种slm设备用金属粉处理系统。

背景技术：

激光选区熔化金属3d打印技术(selectivelasermelting,slm)采用精密聚焦光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，是一种极具发展前景的快速成型技术，尤其在航空航天、医疗、汽车、模具等领域有着极为重要的应用前景。slm工艺存在铺粉流程，即粉末由送粉机构送至粉末床后，由铺粉装置铺平，此流程直接影响打印结果。

目前slm设备打印机均采用方形粉缸结构，为了保证打印精度、气密性及稳定性，slm设备打印机对方形粉缸的内壁尺寸有较高的精度要求，且需要内壁具有光滑、耐磨及寿命长的特点。而目前方形粉缸的加工方式主要有铸造、焊接及整体材料掏空三种，如申请号为cn201621487888.7，该发明公开了一种新型3dp打印机用粉缸结构，其特征在于，其包括固定底板，于固定底板上沿固定底板边缘，设有缸体围板，并形成容腔；于容腔中部设有隔板，通过隔板将容腔分为储粉腔和铺粉腔，于储粉腔和铺粉腔内分别设有储粉腔升降机构和铺粉腔升降机构，且储粉腔升降机构与铺粉腔升降机构分别连接储粉腔底板和铺粉腔底板；于所述铺粉腔前部设有粉料回收槽，该粉料回收槽通过落粉管与设于粉料回收槽下方的接粉桶相连通。将现有的机械式开关替换为电磁限位开关，从而大大提高限位的灵敏度和精确度，大大提高打印质量。采用木塑材料作为缸体材料，散热慢，在给粉体加热祛湿的时候，效果更好。

但是现有的粉缸机构存在以下问题：

1、在粉缸加工制造过程中，由于粉缸的高度较高，很难直接采用铣刀铣削内壁，而铸造、焊接及整体材料掏空这三种加工方式均只能采用慢走丝线切割的方式加工内壁，其加工周期长，比较费时费力，尺寸精度较低，且成本昂贵；

2、现有的粉缸机构使用材质比较单一，耐磨效果不是很理想，在进行使用时，会影响该设备的打印精度，同时也会造成粉缸内壁磨损严重，使用寿命较短。

激光选区熔化(slm)的3d打印机采用粉末为原材料进行逐层打印，分层堆积，自下而上“生长”成具有任意复杂形状结构的三维产品；3d打印过程中需要根据实际需要向工作台输送相应的物料粉末，但是现有技术中每次的送粉量是固定的，不能根据需要灵活调整；同时还存在送粉不均匀的问题。

基于上述情况，本发明提出了一种slm设备用金属粉处理系统，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种slm设备用金属粉处理系统。本发明的slm设备用金属粉处理系统结构简单，使用方便，可通过送粉装置将粉缸内的(金属)粉稳定地定量输送至铺粉装置，由铺粉装置进行稳定、高效率的铺粉，实现了自动进料，精准进料；提高了slm设备的打印成型效率和打印成品的质量。

本发明的粉缸解决了现有的粉缸机构在对粉缸内壁进行加工时较为不便和耐磨效果较差的问题。

本发明的送粉装置能够根据需要进行定量送粉，不但提高了送粉精度，同时避免了浪费，提高了打印质量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种slm设备用金属粉处理系统，包括粉缸、送粉装置和铺粉装置，所述粉缸、送粉装置和铺粉装置通过送粉管依次连通；

所述粉缸包括第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，所述第一粉缸块包括第一耐磨层、强度层和第二耐磨层，所述第一耐磨层的内壁与强度层的表面固定连接，所述强度层的内壁与第二耐磨层的表面固定连接，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块的一侧均固定连接有密封板，所述密封板的一侧固定连接有密封块，所述第二粉缸块的两侧均开设有密封槽，所述密封板的表面与密封槽的内壁滑动连接，所述密封槽的内壁固定连接有定位杆，所述定位杆的表面与密封板的底部贯穿，所述密封槽的内壁开设有定位槽，所述定位槽的内壁与密封块的表面滑动连接，所述定位槽的内壁开设有螺纹槽，所述密封块的内部贯穿有丝杆，所述丝杆的表面与螺纹槽的内壁螺纹连接；

所述送粉装置包括暂存箱和控制器，所述暂存箱上分别设置有进料管和出料管，进料管和出料管分别连接粉料存放装置和用粉装置；所述进料管和出料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，且所述第一单向阀和第二单向阀均向粉料输出端开启；所述暂存箱内还滑动设置有滑动活塞，所述滑动活塞的背面连接有驱动其运动的伸缩电机，所述伸缩电机与控制器相连；所述暂存箱上还设置有用于检测滑动活塞位置的位移传感器，位移传感器与控制器相连。

本发明的slm设备用金属粉处理系统结构简单，使用方便，可通过送粉装置将粉缸内的(金属)粉稳定地定量输送至铺粉装置，由铺粉装置进行稳定、高效率的铺粉，实现了自动进料，精准进料；提高了slm设备的打印成型效率和打印成品的质量。

优选的，两个所述第一耐磨层与第二耐磨层均为喷涂层，所述强度层为高韧性复合砂浆层。

优选的，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块的形状大小均相同，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块分别设置在第二粉缸块的两侧。

优选的，所述密封板的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配，所述密封块的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配。

优选的，所述密封板的底壁开设有定位孔，所述定位孔的内壁与定位杆的表面滑动连接；

优选的，所述密封块的内部开设有限位孔，所述限位孔的内部与丝杆的表面贯穿。

优选的，滑动活塞包括金属阀芯和橡胶密封套，所述橡胶密封套将金属阀芯包裹，金属阀芯后端面通过连接套筒丝扣连接有伸缩杆，所述伸缩杆的另一端通过连接头与伸缩电机相连。

优选的，橡胶密封套的外表面还设置有多道密封槽。

优选的，暂存箱的尾端还设置有与控制器相连的行程开关。

优选的，暂存箱上还设置有用于观测箱内情况的观测窗。

优选的，控制器采用plc控制器；

优选的，进料管和出料管均设置于暂存箱的端面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本发明的slm设备用金属粉处理系统结构简单，使用方便，可通过送粉装置将粉缸内的(金属)粉稳定地定量输送至铺粉装置，由铺粉装置进行稳定、高效率的铺粉，实现了自动进料，精准进料；提高了slm设备的打印成型效率和打印成品的质量。

2、本发明所述的粉缸，通过第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块的使用，是为了将该粉缸拆分成三部分，可以通过铣削加工的方式更精密地加工粉缸的内壁，并且使粉缸可以更好地满足尺寸精度和密封性等加工要求，通过密封槽、密封板、定位槽、密封块、丝杆和螺丝之间的使用，是为了便于对第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块进行组装，在对该粉缸的内壁加工时较为方便，同时也减轻了工作人员的劳动量。

3、本发明所述的粉缸，通过第一耐磨层、强度层和第二耐磨层之间的使用，是为了增强该粉缸的强度和耐磨性能，当粉缸在进行使用时，可以减少该粉缸内壁的磨损，提高了该设备的打印精度，同时也延长了该粉缸的使用寿命。

4、本发明所述的送粉装置包括暂存箱和控制器，其中暂存箱上设置有进料管和出料管，且进料管和出料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀和第二单向阀均向物料输出方向打开，同时在暂存箱内还滑动设置有滑动活塞，滑动活塞与伸缩电机固定相连，所述控制器控制伸缩电机动作，并通过位移传感器监测滑动活塞的位置；

5、本发明所述的送粉装置由于第一单向阀和第二单向阀均向物料输出方向打开，因此在伸缩电机带动滑动活塞向外运动时，第一单向阀处于开启状态，而第二单向阀则处于关闭状态，此时将粉体抽入到暂存箱内；当伸缩电机带动滑动活塞向内运动时则第一单向阀关闭，第二单向阀开启，此时将暂存箱内的粉体输出；由于暂存箱的截面积恒定，因此通过测量滑动活塞的位移长度即可准确控制抽入和压出的粉体的量，从而实现粉体的精确输送；

6、本发明所述的送粉装置与现有技术相比，本发明通过简单的结构设计实现了向3d打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

7、本发明所述的送粉装置本发明包括金属阀芯和橡胶密封台，橡胶密封套将金属阀芯包裹，采用金属阀芯能够有效提高整个滑动活塞的刚度，保证在伸缩电机带动其滑动的过程中不会发生形变而影响送粉精度和暂存箱的密闭性，也不会因为过度变形而影响伸缩杆与滑动活塞之间的连接性能；同时通过橡胶密封套的柔性结构提高滑动活塞与暂存箱之间的密闭性，其能够有效兼顾刚度与柔性特征；

8、本发明所述的送粉装置同时金属阀芯通过后端的连接套筒连接有伸缩杆，所述伸缩杆通过连接头与伸缩电机相连，其能够实现伸缩杆的快速拆卸与安装，降低了设备的维护难度。

9、本发明所述的送粉装置的橡胶密封套外表面设置有多道密封槽，一方面降低橡胶套与暂存箱内表面的摩擦，从而不但能够降低磨损，同时也能够降低对伸缩电机的要求；同时多道密封槽能够将对进入到橡胶密封套与暂存箱内壁缝隙之间的粉体进行缓冲，避免其继续向外扩散，从而提高整套设备的密闭性。

10、本发明所述的送粉装置在暂存箱的尾端设置有行程开关，通过行程开关控制滑动活塞的行程，避免其被伸缩电机拔出暂存箱，提高设备的稳定性和可靠性。

11、本发明所述的送粉装置的暂存箱上还设置有观测窗，工作人员通过观测窗能够有效查看箱体内的粉体量及暂存箱的内部情况，从而判定箱内工况，降低设备的维修保养难度，避免设备出现空转。

12、本发明所述的送粉装置的进料管和出料管均设置于暂存箱的端面，设置于同一端面的进料管和出料管能够最大限度的延长滑动活塞的形成，实现对暂存箱的最大限度的利用，同时避免粉体存放于暂存箱而影响其质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述粉缸的结构示意图；

图3为本发明所述第一粉缸块的结构示意图；

图4为本发明所述第二粉缸块的结构示意图；

图5为本发明图4中a处放大图；

图6为本发明图2中b处放大图；

图7为本发明图3中c处放大图；

图8为本发明所述第一粉缸块的剖视图；

图9为本发明所述送粉装置的结构示意图；

图10为本发明所述送粉装置的内部结构示意图。

图中：10、粉缸；700、送粉装置；800、铺粉装置；1、送粉管；

01、第一粉缸块；0101、第一耐磨层；0102、强度层；0103、第二耐磨层；02、第二粉缸块；03、第三粉缸块；04、密封板；05、密封块；06、密封槽；07、定位杆；08、定位槽；09、螺纹槽；010、丝杆；011、定位孔；012、限位孔；

71、暂存箱，72、控制器，73、进料管，74、出料管，75、第一单向阀，76、第二单向阀，77、滑动活塞，78、伸缩电机，79、位移传感器，710、行程开关，711、观测窗，771、金属阀芯，772、橡胶密封套，773、连接套筒，774、伸缩杆，775、连接头,776、密封槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明中所述铺粉装置等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。

实施例1：

如图1至10所示，一种slm设备用金属粉处理系统，包括粉缸、送粉装置和铺粉装置，所述粉缸、送粉装置和铺粉装置通过送粉管依次连通；

所述粉缸包括第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，所述第一粉缸块包括第一耐磨层、强度层和第二耐磨层，所述第一耐磨层的内壁与强度层的表面固定连接，所述强度层的内壁与第二耐磨层的表面固定连接，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块的一侧均固定连接有密封板，所述密封板的一侧固定连接有密封块，所述第二粉缸块的两侧均开设有密封槽，所述密封板的表面与密封槽的内壁滑动连接，所述密封槽的内壁固定连接有定位杆，所述定位杆的表面与密封板的底部贯穿，所述密封槽的内壁开设有定位槽，所述定位槽的内壁与密封块的表面滑动连接，所述定位槽的内壁开设有螺纹槽，所述密封块的内部贯穿有丝杆，所述丝杆的表面与螺纹槽的内壁螺纹连接；

所述送粉装置包括暂存箱和控制器，所述暂存箱上分别设置有进料管和出料管，进料管和出料管分别连接粉料存放装置和用粉装置；所述进料管和出料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，且所述第一单向阀和第二单向阀均向粉料输出端开启；所述暂存箱内还滑动设置有滑动活塞，所述滑动活塞的背面连接有驱动其运动的伸缩电机，所述伸缩电机与控制器相连；所述暂存箱上还设置有用于检测滑动活塞位置的位移传感器，位移传感器与控制器相连。

实施例2：

如图1至10所示，一种slm设备用金属粉处理系统，包括粉缸、送粉装置和铺粉装置，所述粉缸、送粉装置和铺粉装置通过送粉管依次连通；

请参阅图2-8，所述粉缸包括第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，第一粉缸块包括第一耐磨层、强度层和第二耐磨层，第一耐磨层的内壁与强度层的表面固定连接，强度层的内壁与第二耐磨层的表面固定连接，两个第一粉缸块与第三粉缸块的一侧均固定连接有密封板，密封板的一侧固定连接有密封块，第二粉缸块的两侧均开设有密封槽，密封板的表面与密封槽的内壁滑动连接，密封槽的内壁固定连接有定位杆，定位杆的表面与密封板的底部贯穿，密封槽的内壁开设有定位槽，定位槽的内壁与密封块的表面滑动连接，定位槽的内壁开设有螺纹槽,密封块的内部贯穿有丝杆，丝杆的表面与螺纹槽的内壁螺纹连接。

本实施方案中，通过丝杆的转动，丝杆脱离螺纹槽的内壁时，可以将该密封板从密封槽的内壁取出，是为了便于将第一粉缸块和第三粉缸块从第二粉缸块的两侧拆分，使得该粉缸的内壁在进行加工时更加方便，通过第一耐磨层和第二耐磨层的使用，可以提高该粉缸的耐磨性能，减少了该粉缸内壁的磨损，使得该设备在打印时精度更高。

具体的，两个第一耐磨层与第二耐磨层均为喷涂层，强度层为高韧性复合砂浆层。

本实施例中，通过喷涂层使得该粉缸具有良好的耐磨性能，是为了减少该粉缸内壁的磨损，高韧性复合砂浆层加强了该粉缸的硬度和强度，进而延长了该粉缸的使用寿命。

具体的，两个第一粉缸块与第三粉缸块的形状大小均相同，两个第一粉缸块与第三粉缸块分别设置在第二粉缸块的两侧。

本实施例中，将粉缸拆分成第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，是为了使得该粉缸内壁在进行加工时更加方便，可以缩短加工周期，降低了加工成本。

具体的，密封板的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配，密封块的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配。

本实施例中，密封板在密封槽的内壁滑动，是为了方便第二粉缸块与第一粉缸块和第三粉缸块之间进行卡接，同时也提高了第二粉缸块与第一粉缸块和第三粉缸块之间的密封性能。

具体的，密封板的底壁开设有定位孔，定位孔的内壁与定位杆的表面滑动连接。

本实施例中，通过定位孔和定位杆之间的配合使用，使得该第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块在进行组装时更加方便。

具体的，密封块的内部开设有限位孔，限位孔的内部与丝杆的表面贯穿。

本实施例中，限位孔是为了配合丝杆的使用，使得丝杆便于对螺纹槽进行限位，从而提高了该第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块之间组装的稳定性。

本发明的所述粉缸通过第一耐磨层、强度层和第二耐磨层之间的使用，是为了增强该粉缸的强度和耐磨性能，当粉缸在进行使用时，可以减少该粉缸内壁的磨损，提高了该设备的打印精度，同时也延长了该粉缸的使用寿命。

本发明的所述粉缸使用时，首先，对该粉缸进行拆分时，将丝杆扭动脱离螺纹槽的内部，丝杆可以从限位孔的内部取出，然后将第一粉缸块和第三粉缸块通过密封板从密封槽的内壁滑出，使得该第一粉缸块和第三粉缸块能够从第二粉缸块的两侧分别拆分，在对该粉缸的内壁进行加工时会更加方便，并且使得该粉缸可以更好地满足尺寸精度和密封性等加工要求，通过第一耐磨层和第二耐磨层的使用，是为了加强该粉缸的耐磨性能，可以防止该粉缸内壁磨损严重的问题，从而提高了该设备的打印精度。

本发明所述送粉装置，其具体结构如图9和图10所示，包括暂存箱和控制器，所述暂存箱上分别设置有进料管和出料管，根据需要，进料管和出料管可以设置于暂存箱的端面或外圆面，其中以同时设置于端面为最佳；所述进料管的进口端与粉料存放装置密闭连接，出料管的出口端则与用粉装置密闭连接；所述暂存箱箱体上还设置有透明的观察窗，方便工作人员随时观察暂存箱内的情况。

同时在进料管上固定设置有第一单向阀，出料管上设置有第二单向阀，其中第一单向阀向暂存箱一侧为开启状态，第二单向阀向用粉装置一侧为开启状态；

所述暂存箱内活动设置有滑动活塞，所述滑动活塞包括金属阀芯和橡胶密封套，金属阀芯的后端面中心位置一体成型的设置有连接套筒，所述橡胶密封套将整个金属阀芯包裹，其连接套筒穿过橡胶密封套并通过丝扣连接的方式与伸缩杆固定相连，伸缩杆的另一端通过连接头与伸缩电机的输出轴固定相连；伸缩电机以采用电动推杆，以降低整套设备的体积；同时在橡胶密封套的外圆周上均匀分布有多道环形的密封槽；

所述暂存箱箱体上还设置有位移传感器，控制器采用plc控制器，所述位移传感器采用红外线传感器，其信号输出端与plc控制器的信号输入端相连；同时所述暂存箱的尾端还设置有行程开关，所述行程开关与plc控制器的信号输入端相连，plc控制器的信号输出端则与伸缩电机相连。

本发明在需要送粉时，通过伸缩电机带动滑动活塞向外运动，在暂存箱内形成负压，同时由于第一单向阀和第二单向阀开启方向的设置，第一单向阀将处于开启状态，而第二单向阀则处于关闭状态，此时通过负压将粉体抽入到暂存箱内；当伸缩电机带动滑动活塞向内运动时则第一单向阀关闭，第二单向阀开启，此时将暂存箱内的粉体通过送料管输出；同时由于暂存箱的截面积恒定，因此通过测量滑动活塞的位移长度即可准确控制抽入和压出的粉体的量，从而实现粉体的精确输送。

与现有技术相比，本发明通过简单的结构实现了粉体的精确定量输送，其大大提高了向3d打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

本发明的所述送粉装置通过两个单向阀开口方向的巧妙设置，通过滑动活塞将粉体定量抽取到暂存箱内，再将分体送出，其通过简单的结构设计实现了向3d打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的slm设备用金属粉处理系统，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。