[發(fā)明專利]一種雙激光四工位轉(zhuǎn)盤式激光選區(qū)熔化成型裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611199895.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN106513680B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永強(qiáng);肖澤鋒;林康杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙激光四工位轉(zhuǎn)盤式激光選區(qū)熔化成型裝置與方法。

背景技術(shù)

激光選區(qū)熔化(SLM)成型技術(shù)是增材制造技術(shù)的一種，該技術(shù)基于“離散—堆積”原理，依據(jù)數(shù)字化三維模型的切片數(shù)據(jù)，采用激光束對(duì)原材料粉末逐點(diǎn)、逐線、逐層熔化直接制造出功能零件。相比其它金屬增材制造技術(shù)，激光選區(qū)熔化技術(shù)具有更高的成形精度，可成形復(fù)雜精細(xì)零件，它以結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)制造、短周期、近終形、無模具、無刀具等技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為快速制造復(fù)雜構(gòu)件的先進(jìn)制造手段，是金屬增材制造技術(shù)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。但激光選區(qū)熔化技術(shù)的成型效率不高，嚴(yán)重限制了激光選區(qū)熔化技術(shù)的應(yīng)用的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種雙激光四工位轉(zhuǎn)盤式激光選區(qū)熔化成型裝置與方法。實(shí)現(xiàn)兩組激光同時(shí)加工兩組零件，并且通過將鋪粉區(qū)域與成型區(qū)域分離錯(cuò)開90°，實(shí)現(xiàn)鋪粉流程與激光加工流程同步進(jìn)行，極大地提高了激光選區(qū)熔化技術(shù)的成型效率。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種雙激光四工位轉(zhuǎn)盤式激光選區(qū)熔化成型裝置，包括密封成型室17，置于密封成型室17內(nèi)的粉料缸10、激光熔化成型裝置、直線鋪粉導(dǎo)軌5、可沿直線鋪粉導(dǎo)軌5往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鋪粉機(jī)構(gòu)9、由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式成型平臺(tái)；

該旋轉(zhuǎn)式成型平臺(tái)包括一個(gè)圓形平面3，圓形平面3內(nèi)嵌合有四個(gè)結(jié)構(gòu)相同、且對(duì)稱分布在其周緣的成型缸；這四個(gè)成型缸的上邊緣與圓形平面3的上表面在同一水平面；

所述直線鋪粉導(dǎo)軌5位于圓形平面3的正上方，其兩端分別跨過圓形平面3固定在成型基臺(tái)22上，進(jìn)而將直線鋪粉導(dǎo)軌5支撐在以圓形平面3的中心點(diǎn)的正上方；

這四個(gè)成型缸分為第一成型缸1、第二成型缸2、第三成型缸6、第四成型缸7；其中第一成型缸1和與其相對(duì)的第三成型缸6分為第一組成型缸，第二成型缸2和第四成型缸7分為第二組成型缸；

所述激光熔化成型裝置20、21分為兩個(gè)并獨(dú)立工作，分別相向設(shè)置在直線鋪粉導(dǎo)軌5的兩側(cè)；

圓形平面3上被鋪粉機(jī)構(gòu)9運(yùn)動(dòng)軌跡覆蓋的區(qū)域?yàn)殇伔蹍^(qū)域，位于直線鋪粉導(dǎo)軌5兩側(cè)的激光熔化成型裝置工位下方的區(qū)域?yàn)槌尚蛥^(qū)域；即兩個(gè)成型區(qū)域之間的連線與鋪粉區(qū)域直線鋪粉導(dǎo)軌5的軸線彼此垂直；

當(dāng)旋轉(zhuǎn)式成型平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，進(jìn)而在對(duì)其中一組成型缸在鋪粉區(qū)域進(jìn)行鋪粉作業(yè)時(shí)，另一組成型缸在激光熔化成型裝置的兩個(gè)工位下方進(jìn)行激光熔化加工作業(yè)。

第一組成型缸之間的連線與第二組成型缸之間的連線彼此垂直。

當(dāng)?shù)谝唤M成型缸位于鋪粉區(qū)域時(shí)，以它們中心點(diǎn)之間連成的直線方向與直線鋪粉導(dǎo)軌5的長度方向相同；

當(dāng)?shù)诙M成型缸位于成型區(qū)域時(shí)，以它們中心點(diǎn)之間連成的直線方向與直線鋪粉導(dǎo)軌5的長度方向彼此垂直。

圓形平面3嵌入在成型基臺(tái)22內(nèi)，其表面與成型基臺(tái)的表面齊平，并可相對(duì)于成型基臺(tái)22轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)包括設(shè)置在圓形平面3下方的轉(zhuǎn)軸14，轉(zhuǎn)軸14的軸心與圓形平面3的圓心同軸；在轉(zhuǎn)軸14的下端安裝有步進(jìn)電機(jī)15；步進(jìn)電機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過轉(zhuǎn)軸14帶動(dòng)圓形平面3轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓形平面3轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，實(shí)現(xiàn)第一組成型缸的位置與第二組成型缸的位置交替，或者第二組成型缸與第一組成型缸的位置交替。

直線鋪粉導(dǎo)軌5的一端設(shè)有導(dǎo)軌步進(jìn)電機(jī)8，用于驅(qū)動(dòng)鋪粉機(jī)構(gòu)9在直線鋪粉導(dǎo)軌5上往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

粉料缸10設(shè)置在直線鋪粉導(dǎo)軌5的初始端下方，粉料缸10的上邊緣高度與成型基臺(tái)22的上表面齊平；鋪粉機(jī)構(gòu)9在直線鋪粉導(dǎo)軌5上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將高于粉料缸10上邊緣的粉末平鋪在鋪粉區(qū)域。

在直線鋪粉導(dǎo)軌5的的末端下方設(shè)置有粉料回收缸4，用于回收鋪粉時(shí)多余的粉末。

第一組成型缸和第二組成型缸的下方均獨(dú)立設(shè)有成型缸升降機(jī)構(gòu)11、12、18、19；粉料缸10下方設(shè)置有粉料缸升降機(jī)構(gòu)13。

轉(zhuǎn)軸14與圓形平面3之間通過軸承16轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

本發(fā)明雙激光四工位轉(zhuǎn)盤式激光選區(qū)熔化成型裝置的運(yùn)行方法如下：

步驟1：啟動(dòng)激光熔化成型裝置20、21，做好粉末添加、成型基板裝載、抽真空和通保護(hù)氣準(zhǔn)備工作；

步驟2：位于鋪粉區(qū)域的一組成型缸，分別下降一個(gè)加工層厚的高度，粉料缸10內(nèi)的粉末在粉料缸升降機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)下，上升一個(gè)鋪粉層所需的高度，導(dǎo)軌步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)鋪粉機(jī)構(gòu)9將粉末從粉料缸平鋪到鋪粉區(qū)域，以對(duì)處于鋪粉區(qū)域的一組成型缸進(jìn)行鋪粉；