(13-1)呈同轴布设或与枪体(13-1)的中心轴线之间的夹角为30°?45°。4.按照权利要求1或2所述的一种乳辊等离子3D快速成型设备，其特征在于:所述送丝装置包括上部缠绕有被加工丝材(2)的丝盘(6)、对被加工丝材(2)进行输送的送丝机构和对所述送丝机构进行驱动的送丝驱动机构(14)，所述送丝机构位于丝盘(6)内侧且与所述送丝机构连接;所述丝盘(6)同轴安装在转轴上且能绕所述转轴进行转动。5.按照权利要求4所述的一种乳辊等离子3D快速成型设备，其特征在于:所述送丝机构为送丝滚轮(19)，所述送丝滚轮(19)包括主动滚轮组和从动滚轮组，所述主动滚轮组包括两个均由送丝驱动机构(14)进行驱动且转动方向相反的主动滚轮，所述从动滚轮组包括两个转动方向相反且分别位于被加工丝材(2)两侧的从动滚轮，所述主动滚轮组位于所述从动滚轮组一侧，两个所述主动滚轮分别位于被加工丝材(2)两侧； 所述监控系统还包括对被加工丝材(2)的送丝速度进行实时检测的速度检测单元(18)和对送丝驱动机构(14)进行控制的送丝速度控制器(20)，所述速度检测单元(18)与送丝速度控制器(20)连接。6.按照权利要求1或2所述的一种乳辊等离子3D快速成型设备，其特征在于:所述等离子体发生器产生的等离子束的中心轴线与竖直面之间的夹角不大于45°;所述打印距离调节装置为沿所述等离子束的中心轴线对所述喷头进行上下调整的上下调整装置(17)，所述距离检测单元(8)为对沿所述等离子束的中心轴线从所述喷头的出口到辊芯(3-1)之间的距离进行实时检测的距离检测装置； 所述水平旋转机构(4)包括左右两个均固定安装在水平支撑机构(16)上的旋转支撑座(4-1)和带动辊芯(3-1)进行旋转的旋转驱动机构(4-2)，所述辊芯(3-1)的两端分别安装在两个所述旋转支撑座(4-1)上且其两端与两个所述旋转支撑座(4-1)之间均通过轴承进行连接;所述旋转驱动机构(4-2)为电动旋转驱动机构且其与辊芯(3-1)进行传动连接，所述旋转驱动机构(4-2)由旋转控制器(27)进行控制且其与水平旋转机构(4)连接； 所述水平支撑机构(16)为固定式支撑结构或能上下移动的移动平台。7.—种利用如权利要求1所述快速成型设备对乳辊进行等离子3D快速成型的方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 步骤一、三维立体模型获取及分层切片处理:采用数据处理设备且调用图像处理模块获取待成型乳辊的辊身外层(3-2)的三维立体模型，再调用分层切片模块对辊身外层(3-2)的三维立体模型进行分层切片，并获得多个分层截面图像； 多个所述分层截面图像为对辊身外层(3-2)的三维立体模型进行分层切片后获得多个分层截面的图像，多个所述分层截面由内至外均匀布设； 步骤二、扫描路径填充:采用数据处理设备且调用所述图像处理模块，对步骤一中多个所述分层截面图像分别进行处理，并完成多个所述分层截面的扫描路径填充过程，获得多个所述分层截面的扫描路径； 步骤三、打印路径获取:所述数据处理设备根据步骤二中获得的多个所述分层截面的扫描路径，获得多个所述分层截面的打印路径;每个所述分层截面的打印路径均与该分层截面的扫描路径相同； 步骤四、由内至外逐层打印:先将预先加工成型的待成型乳辊的辊芯(3-1)安装于水平旋转机构(4)上，再根据步骤三中获得的多个所述分层截面的打印路径，在辊芯(3-1)上由内至外逐层对辊身外层(3-2)进行打印，获得由多个成型层由内至外堆叠而成的辊身外层(3-2);所述成型层的数量与步骤一中所述分层截面的数量相同，多个所述成型层的布设位置分别与多个所述分层截面的布设位置一一对应且其层厚均相同，所述成型层的层厚与相邻两个所述分层截面之间的距离相同，步骤三中多个所述分层截面的打印路径分别为多个所述成型层的打印路径;对辊身外层(3-2)进行打印时，过程如下: 步骤401、底层打印:根据步骤三中所获取的当前所打印成型层的打印路径，通过旋转控制器(I 5)控制水平旋转机构(4)带动辊芯(3-1)绕其中心轴线进行旋转，且辊芯(3-1)旋转过程中，所述水平移动控制器(24)对所述水平移动装置进行控制并带动所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上进行移动;所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，所述等离子束流加工系统将内带熔融液流的等离子束流连续喷至辊芯(3-1)的外表面上;待辊芯(3-1)旋转一周且所述等离子束流加工系统所喷熔融液滴均凝固后，完成当前所打印成型层的打印过程； 本步骤中，当前所打印成型层为多个所述成型层中位于最内侧的成型层； 步骤402、下一层打印，包括以下步骤: 步骤4021、等离子体发生器上移:通过打印距离调节控制器(10)控制所述打印距离调节装置，带动所述等离子体发生器在竖直方向上进行一次向上移动且向上移动高度与所述成型层的层厚相同； 移动到位后，对所述等离子体发生器的高度进行记录，此时所述等离子体发生器的高度为当前所打印成型层的基础打印高度； 步骤4022、打印及同步温控:根据步骤三中所获取的当前所打印成型层的打印路径，通过旋转控制器(15)控制水平旋转机构(4)带动辊芯(3-1)绕其中心轴线进行旋转，且辊芯(3-1)旋转过程中，所述水平移动控制器(24)对所述水平移动装置进行控制并带动所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上进行移动;所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，所述等离子束流加工系统将内带熔融液滴的等离子束流连续喷至当前已打印好的上一个所述成型层的外表面上;待辊芯(3-1)旋转一周且所述等离子束流加工系统所喷熔融液滴均凝固后，完成当前所打印成型层的打印过程； 本步骤中，所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，通过温度检测单元(9)对当前已打印好的上一个所述成型层的外表面温度进行实时检测并将所检测温度信息同步传送至打印距离调节控制器(10)，同时通过距离检测单元(8)对所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离进行实时检测并将所检测的距离信息同步传送至打印距离调节控制器(10);所述打印距离调节控制器(10)根据温度检测单元(9)所检测的温度信息且通过控制所述打印距离调节装置对所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离进行调节，使当前已打印好的上一个所述成型层的外表面温度不高于辊身外层(3-2)的材质熔点的0.6 倍； 步骤401和步骤4022中所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动时，所述等离子体发生器与所述送丝装置同步沿辊芯(3-1)的中心轴线进行移动;步骤401和步骤4022中所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，所述送丝装置将被加工丝材(2)连续送出，同时通过所述等离子束流加工系统产生的等离子束对被加工丝材(2)的熔化端进行熔化，并使得所述熔化端熔化形成的熔融液滴连续并形成液流;所述液流分布于所述等离子束内，形成内带熔融液流的等离子束流； 步骤4023、等离子体发生器移动复位:通过打印距离调节控制器(10)控制所述打印距离调节装置，带动所述等离子体发生器在竖直方向上进行上下移动，直至将所述等离子体发生器的高度调整为步骤4021中当前所打印成型层的基础打印高度； 步骤403、多次重复步骤402，直至完成辊身外层(3-2)所有成型层的打印过程。8.按照权利要求7所述的对乳辊进行等离子3D快速成型的方法，其特征在于:步骤四中由内至外逐层打印之前，步骤一中所述数据处理设备先根据预先建立的材质熔点及打印距离数据库，并结合通过参数输入单元预先输入的辊身外层(3-2)的材质名称，对辊身外层(3-2)的基础打印距离进行确定;所述参数输入单元与所述数据处理设备相接； 所述材质熔点及打印距离数据库中存储有多种材质的材质熔点及打印距离信息，每种所述材质的材质熔点及打印距离信息均包括该种材质的名称、熔点和基础打印距离D;所述基础打印距离D为5mm?1000mm，且材质熔点越高，基础打印距离D越近； 步骤401中进行底层打印之前，所述打印距离调节控制器(10)根据距离检测单元(8)所检测的距离信息且通过控制所述打印距离调节装置将所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离调节为D+r，其中r为辊芯(3-1)的半径，所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离为所述喷头的出口与辊芯(3-1)的中心轴线之间的距离;步骤401中底层打印过程中，所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离为D+r; 步骤4022中进行打印及同步温控之前，所述打印距离调节控制器(10)根据距离检测单元(8)所检测的距离信息并结合当前已打印完成所述成型层的层数N，且通过控制所述打印距离调节装置将所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离调节为D+r+NXd，其中d为所述成型层的层厚;步骤4022中对所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离进行调节时，所述打印距离调节控制器(10)根据温度检测单元(9)所检测的温度信息并结合距离检测单元(8)所检测的距离信息对所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离进行调节，使当前已打印好的上一个所述成型层的外表面温度控制在辊身外层(3-2)的材质熔点的0.1倍?0.6倍之间；并且，对所述喷头的出口与辊身外层(3-2)之间的距离进行调节时，调节幅度为5mm?60mm，且材质熔点越高，调节幅度越小。9.按照权利要求7或8所述的对乳辊进行等离子3D快速成型的方法，其特征在于:所述送丝装置包括上部缠绕有被加工丝材(2)的丝盘(6)、对被加工丝材(2)进行输送的送丝机构和对所述送丝机构进行驱动的送丝驱动机构(14)，所述送丝机构位于丝盘(6)内侧且与所述送丝机构连接;所述丝盘(6)同轴安装在转轴上且能绕所述转轴进行转动； 所述监控系统还包括对所述等离子体发生器进行控制的等离子发生控制器(7)、对供气管(5)的气体流量进行实时检测的气体流量检测单元(11)、对供气管(5)上安装的流量调节阀(25)进行控制的气体流量控制器(12)、对被加工丝材(2)的送丝速度进行实时检测的速度检测单元(18)和对送丝驱动机构(14)进行控制的送丝速度控制器(20)，所述速度检测单元(18)与送丝速度控制器(20)连接，所述等离子发生控制器(7)与所述等离子体发生器连接，所述气体流量检测单元(11)与气体流量控制器(12)连接，所述距离检测单元(8)与气体流量控制器(12)连接； 步骤四中由内至外逐层打印之前，步骤一中所述数据处理设备先根据预先建立的气体流量及送丝速度数据库，并结合预先设定的所述成型层的层厚，对供气管(5)的基础气体流量和所述送丝装置的送丝速度进行确定； 所述气体流量及送丝速度数据库内存储有多种不同层厚的成型层所需的送丝速度和基础气体流量;所述基础气体流量为50ml/min?15000ml/min，且所述送丝装置的送丝速度越大，所述基础气体流量越大； 步骤401和步骤4022中所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，所述速度检测单元(18)对所述送丝装置的送丝速度进行实时检测并将所检测信息同步传送至送丝速度控制器(20)，所述送丝速度控制器(20)根据预先确定的所述送丝装置的送丝速度并结合速度检测单元(18)所检测信息对送丝驱动机构(14)进行控制，使所述送丝装置的送丝速度均与预先确定的送丝速度相同； 步骤401中进行底层打印之前，所述气体流量控制器(12)根据气体流量检测单元(11)所检测信息且通过控制流量调节阀(25)将供气管(5)的气体流量调整为所述基础气体流量;步骤401中底层打印过程中，所述供气管(5)的气体流量为所述基础气体流量； 步骤4022中进行打印及同步温控过程中，所述气体流量控制器(12)根据气体流量检测单元(11)所检测信息并结合距离检测单元(8)所检测距离信息，且通过控制流量调节阀(25)对供气管(5)的气体流量进行增减调整;并且，所述喷头的出口与辊芯(3-1)之间的距离越大，所述供气管(5)的气体流量越大。10.按照权利要求7或8所述的对乳辊进行等离子3D快速成型的方法，其特征在于:步骤401和步骤4022中所述等离子体发生器与所述送丝装置同步在水平面上移动过程中，所述被加工丝材(2)的送丝速度为0.lm/min?10m/min，所述被加工丝材(2)的直径为0.02mm?1mm;所述被加工丝材(2)的直径越大，送丝速度越慢;且被加工丝材(2)的材质熔点越高，送丝速度越慢； 步骤四中由内至外逐层打印之前，将被加工丝材(4)的熔化端与打印工作面之间的距离调整为预先设定的送丝高度，所述送丝高度为5mm?1000mm，所述打印工作面为当前所打印成型层上部所处的平面;步骤四中由内至外逐层打印过程中，被加工丝材(2)的熔化端高度不变。
【专利摘要】本发明公开了一种轧辊等离子3D快速成型设备及成型方法，该设备由监控系统、等离子束流加工系统和供待成型轧辊放置的水平打印台组成；等离子束流加工系统由等离子体发生器、供气装置、用于连续送出被加工丝材的送丝装置和打印位置调整装置组成；监控系统包括位置调整控制器、温度检测单元、距离检测单元、打印距离调节控制器和旋转控制器，温度检测单元与打印距离调节控制器组成温度调控装置；该方法包括步骤：一、三维立体模型获取及分层切片处理；二、扫描路径填充；三、打印路径获取；四、由内至外逐层打印。本发明设计合理、操作简便且成型效率高、使用效果好，成型过程直接在大气环境下进行，所成型轧辊质量好。
【IPC分类】B22F3/105, B33Y30/00, B33Y10/00, B33Y50/02, B22F5/00
【公开号】CN105522154
【申请号】CN201610121706
【发明人】华云峰, 程国君, 郝勇, 魏志宇
【申请人】中研智能装备有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年3月3日