一种激光粉末床增减材复合制造工艺及装备

文档序号:36099012发布日期:2023-11-21 07:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种激光粉末床增减材复合制造装备,其特征在于:包括机床床身(2)及其上方连接的密封罩体(1),机床床身(2)内连接有增材下送粉机构(3)、粉末回收机构(4),密封罩体(1)内部连接有铺粉机构(7)、丝杠电机模组(8)及其上的并联机械臂(9)、刀库(10)及液压锁紧机构(12),密封罩体(1)上方连接有激光光源(6),由增材下送粉机构(3)、粉末回收机构(4)、激光光源(6)和铺粉机构(7)组成的增材部分实现l-pbf工艺,由丝杠电机模组(8)、并联机械臂(9)、刀库(10)和液压锁紧机构(12)组成的减材部分实现减材加工;机床床身(2)和密封罩体(1)连接控制柜(5)。

2.根据权利要求1所述的装备,其特征在于:所述的增材下送粉机构(3)包括成形缸和送粉缸内板体在竖直方向的传动结构;成形缸内板体在竖直方向的传动结构包括成形缸电机(310),成形缸电机(310)和成型缸丝杠(307)连接,成型缸丝杠(307)上的第一连接导块(308)和成形缸顶柱(304)连接,成形缸顶柱(304)和成形缸(303)内的成形基板(301)连接,成形缸顶柱(304)推动成形基板(301)在竖直方向的运动;

3.根据权利要求2所述的装备,其特征在于:除了丝杠和连接导块运动所需的滑块和导轨,在成形缸顶柱(304)左右两侧布置有成形缸约束滑块(305)和成型缸约束导轨(306);送粉缸顶柱(317)左右两侧布置送粉缸约束滑块(314)和送粉缸约束导轨(315)。

4.根据权利要求2所述的装备,其特征在于:所述的增材下送粉机构(3)两侧设置维修窗口(319),在增材下送粉机构(3)的正面安装成形区域密封板(320)和送粉区域密封板(324),成形区域密封板(320)和送粉区域密封板(324)上设置第二可拆卸板(321);密封区域内电机的线路、油路通过过板模块(322)和航插口(323)接出。

5.根据权利要求2所述的装备,其特征在于:成形缸(303)内成形基板(301)下设置了预热缓冷机构,预热缓冷机构包括加热板(325),加热板(325)连接在成形基板(301)下方,加热板(325)连接热电偶实时监测其温度,加热板(325)下方连接有隔热板(326),隔热板(326)下方连接水冷板上半部分(327)和水冷板下半部分(328),水冷板上半部分(327)和水冷板下半部分(328)拼接形成水冷内流道,水冷板下半部分(328)下方连接成形区支撑板(329),成形区支撑板(329)固定在成形缸顶柱(304)上。

6.根据权利要求5所述的装备,其特征在于:在水冷板上半部分(327)和成形区支撑板(329)上均设置了弹性密封结构,弹性密封结构采用毛毡圈(334),使用一系列弹簧(330)在四周通过角顶紧块(333)、平行四边形边顶紧块(331)和梯形边顶紧块(332)将毛毡圈(334)朝成形缸(303)的内壁顶紧,并且角顶紧块、边顶紧块之间的斜边还能互相形成限位;

7.根据权利要求2所述的装备,其特征在于:所述的铺粉机构(7)为悬臂式铺粉结构,包括铺粉刮刀(701),铺粉刮刀(701)连接在铺粉丝杠(704)上,铺粉丝杠(704)固定在导轨平台(702)上,铺粉丝杠(704)和步进电机(703)连接;铺粉刮刀(701)和铺粉丝杠(704)之间相关的传动机构上设置保护布帘(705);在成形基板(301)的一侧、导轨平台(702)的下方设置吹气口(706),在吹气口(706)的对侧设置排气口(708),吹气口(706)吹出覆盖成形基板(301)表面的水平气流,并由机床床身(2)上的气墙(11)吹出具有下压效果的气流,两者共同作用,将l-pbf过程中产生的烟尘稳定吹入排气口(708)。

8.根据权利要求1所述的装备,其特征在于:所述的丝杠电机模组(8)包括模组固定架(801),模组固定架(801)上连接有并联机械臂抬升电机(802),并联机械臂抬升电机(802)和抬升丝杠(804)连接,抬升丝杠(804)上的抬升块(805)上连接有并联机械臂(9),抬升块(805)通过抬升滑块(806)和抬升导轨(807)连接。

9.根据权利要求1所述的装备,其特征在于:所述的并联机械臂(9)包括连接在运动平台(903)上的两组大扭矩电机(901),在机床床身(2)上方的两个丝杠电机模组(8)实现运动平台(903)在竖直方方向的稳定运动;大扭矩电机(901)下方连接有摆臂(904),摆臂(904)通过连杆(905)和电主轴平台(907)铰接,通过运动平台(903)、两个摆臂(904)和两个连杆(905)形成的机构最终实现电主轴平台(907)在二维平面上的大范围移动,电主轴平台(907)上连接有电主轴(908),电主轴(908)进行微进给量的铣削工艺。

10.利用权利要求1-9任一项所述装备的工艺,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
一种激光粉末床增减材复合制造工艺及装备,包括机床床身及其上方连接的密封罩体,机床床身内连接有增材下送粉机构、粉末回收机构,密封罩体内部连接有铺粉机构、丝杠电机模组及其上的并联机械臂、刀库及液压锁紧机构,密封罩体上方连接有激光光源,由增材下送粉机构、粉末回收机构、激光光源和铺粉机构组成的增材部分实现L‑PBF工艺,由丝杠电机模组、并联机械臂、刀库和液压锁紧机构组成的减材部分实现减材加工;本发明将激光粉末床和并联机械臂复合,提升整体加工效率并减少因为增材过程产生的热量耗散而导致的制造缺陷,减少减材加工时振动带来的影响,并设置预热缓冷机构和弹性密封机构,实现ASHM工艺过程中热历史的调整和对电机正常运行的保护。

技术研发人员:张琦,陈宇凯,王寅,陆宇,华昺力,韩宾
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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