[發明專利]電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備

在審

• 申請號: 201410849765.2
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104493165A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 歐陽渺安;徐毅;李軍旗;聶炎
• 申請（專利權）人: 深圳市圓夢精密技術研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B23K26/38
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明涉及3D打印設備的技術領域，尤其涉及電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備。

背景技術

金屬熔融3D打印技術(Selective?Laser?Melting，SLM)是利用高亮度激光直接熔化金屬粉末材料，無需粘結劑，由3D模型直接成型出與鑄件性能相當的任意復雜結構零件。

金屬熔融3D打印技術雖然可以成型出達到鑄造強度級別的零件，但是成型出的零件的形狀誤差大、表面光潔度不高，這樣，成型后的零件則需要采用傳統的機械加工方式對此進行二次加工，才能得到航空制造工業所要求的形狀及表面精度。而航空航天行業大部分零件，如發動機噴嘴、葉片、蜂窩結構的燃燒室等，一般是復雜薄壁或點陣夾芯結構，或是尺寸較大的形狀，或是自由曲面等形狀，當采用金屬熔融3D打印技術加工出來的零件，再放入機床進行二次加工時，則存在以下問題：

1)、裝夾困難，或裝夾后，由于坐標變換無法精確定位零件參考點，導致加工誤差大；

2)、對于薄壁結構的零件，加工時，由于無支撐零件的面，導致零件應力變形；

3)、部分零件由于內部結構復雜，刀具無法伸入其內部，導致難以加工。

由于上述問題的存在，導致目前金屬熔融3D打印技術雖然已經應用到飛機零件的生產制造中，但應用面較窄，僅應用于一些對精度、強度要求不高的零件，或者形狀較簡單及容易二次機械加工的零件的加工上，距離廣泛應用還存在較大差距。

發明內容

本發明的目的在于提供電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備，旨在解決現有技術中，采用金屬熔融3D打印技術加工的零件在機床進行二次加工，存在裝夾困難、加工誤差大、零件易變性及難以加工的問題。

本發明是這樣實現的，電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備，包括基座，所述基座上設有沿豎向移動的加工平臺；所述基座上設有用于將金屬粉鋪設在所述加工平臺形成金屬粉層的鋪粉結構；所述加工平臺的上方分別設有電子束發射結構以及可在立體空間移動的激光銑削頭；所述電子束發射結構發射電子束對位于所述加工平臺上的金屬粉層進行熔融加工以形成單層或多層近似形體；所述激光銑削頭發射激光束對形成在所述加工平臺上的單層或多層近似形體進行銑削加工。

進一步地，所述基座上設有兩個相間隔并排布置的導軌，所述加工平臺位于兩所述導軌之間；所述鋪粉結構包括刮刀以及儲粉箱，所述刮刀的兩端分別活動連接于兩所述導軌，所述刮刀的下端與所述加工平臺之間具有間隙；所述儲粉箱具有上端開口且用于裝置金屬粉的儲粉腔，所述基座中設有與所述儲粉腔的上端開口對齊的通孔；所述儲粉箱的儲粉腔中設有豎向移動且用于將金屬粉運送至所述基座上的運粉臺，所述運粉臺分別與所述儲粉腔的上端開口及通孔對齊布置。

進一步地，所述基座上設有兩個相間隔并排布置的導軌，所述加工平臺位于兩所述導軌之間；所述鋪粉結構包括刮刀以及位于所述刮刀上方的漏粉箱，所述刮刀的兩端分別活動連接于兩所述導軌，所述刮刀的下端與所述加工平臺之間具有間隙；所述漏粉箱中設有用于裝置金屬粉的儲粉腔，所述漏粉箱的下端設有漏粉孔，所述刮刀的上端設有用于收集經由所述漏粉孔落下的金屬粉的集粉槽。

進一步地，所述鋪粉結構包括兩個所述刮刀及兩個所述漏粉箱，兩個所述刮刀分別設置有所述加工平臺的前端及后端，兩個所述漏粉箱分別位于兩個所述刮刀的上方。

進一步地，所述加工平臺的兩側分別設有用于檢測鋪設在所述加工平臺上的金屬粉層厚度的傳感器。

進一步地，所述電子束發射結構包括發射電子束的電子束發生器以及通電產生磁場的線圈，所述電子束發生器發射的電子束穿過所述線圈產生的磁場。

進一步地，兩個所述導軌上活動連接有門架，所述門架包括兩個相間隔布置的連接臂以及橫梁，兩個所述連接臂的下端分別活動連接在兩個所述導軌上，所述橫梁的兩端分別連接在兩個所述連接臂的上端；所述橫梁上活動連接有橫梁移動的移動端子，所述移動端子上活動連接有相對于所述移動端子上下移動的連接板，所述激光銑削頭連接于所述連接板上。

進一步地，所述激光銑削頭內設有供冷卻水流通的冷卻管路。

進一步地，所述電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備還包括回收箱，所述回收箱中具有用于裝置回收所述基座上金屬粉的回收腔，所述回收箱位于所述基座的下方，所述基座中設有連通所述回收腔的回收口。

進一步地，所述電子束熔融及激光銑削復合3D打印設備裝置在加工室的加工空間內，所述加工室的加工空間呈真空狀或充有惰性氣體。