[發(fā)明專利]單刮刀雙向鋪粉裝置、增材制造設(shè)備及鋪粉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710044710.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN106694881B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王石開;吳振;吳春蕾;楊東輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

本發(fā)明公開了一種單刮刀雙向鋪粉裝置，包括推塊和刮刀，推塊位于成形平臺(tái)一側(cè)設(shè)置的凹陷段內(nèi)，其上表面與成形平臺(tái)表面平齊，推塊在推塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下可在凹陷段行程內(nèi)左右移動(dòng)；刮刀可在供粉倉(cāng)平面、成形平臺(tái)和推塊上表面左右移動(dòng)。本發(fā)明還公開了單刮刀雙向鋪粉方法，刮刀進(jìn)行一次鋪粉后，推塊在凹陷段內(nèi)移動(dòng)，將凹陷段內(nèi)粉末出成形平臺(tái)表面，刮刀利用該粉末進(jìn)行二次鋪粉。本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙向刮粉的高效率和單刮刀的易操作性、易維護(hù)性，避免了雙刮刀調(diào)平帶來的隱患以及單刮刀的低效。在保證雙向高效率鋪粉的同時(shí)大幅提高了設(shè)備的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于增材制造設(shè)備的單刮刀雙向鋪粉裝置，還涉及采用該鋪粉裝置進(jìn)行雙向鋪粉的方法，以及具有該鋪粉裝置的增材制造設(shè)備。

背景技術(shù)

金屬增材制造是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展。該技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型有特定幾何形狀的零件，成型過程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。

基于鋪粉方式的金屬增材制造技術(shù)的成形過程如下：鋪粉裝置在成形缸上鋪設(shè)一層金屬粉末，能量束在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)成形件截面形狀信息，對(duì)粉末進(jìn)行掃描，使掃描區(qū)域內(nèi)的粉末熔化，得到成形件單層；接著成形缸下降一層厚的距離，鋪粉裝置重新鋪粉，繼續(xù)下一層的成形；如此逐層疊加，最終獲得特定幾何形狀的金屬零件。

在上述成形過程中，要求鋪粉裝置能夠把金屬粉末均勻、平整地鋪在成形缸上，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用刮刀進(jìn)行鋪粉，常用的鋪粉方式分為單向鋪粉和雙向鋪粉兩種。其中，單向鋪粉設(shè)備常采用雙缸形式，鋪粉刮刀需要跨兩個(gè)缸，且只是單行程工作，在每次鋪粉之前，刮刀首先需要運(yùn)動(dòng)至初始位置，然后執(zhí)行鋪粉，這種鋪粉機(jī)制效率低，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且鋪粉效果受單次供粉量的限制。現(xiàn)如今，大多設(shè)備已經(jīng)采用效率更高的雙向鋪粉裝置，這一類設(shè)備只保留一個(gè)成形缸，鋪粉裝置進(jìn)行雙行程往返鋪粉，但是，按照使用刮刀的數(shù)量，現(xiàn)有雙向鋪粉裝置進(jìn)一步又分為單刮刀模式裝置和雙刮刀模式裝置兩種類型。

隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，增材制造設(shè)備可打印的零件尺寸也隨之增大，為了提高成形效率，多數(shù)設(shè)備制造商采用了雙刮刀雙向刮粉的方案來應(yīng)對(duì)不斷增加的打印面積。在該方案中，兩個(gè)刮刀安裝于同一個(gè)刮刀架中，在鋪粉動(dòng)作前，給粉機(jī)構(gòu)將粉末送至刮刀架內(nèi)，粉末積存于兩個(gè)刮刀之間，這樣可使刮刀在向左和向右(或向前和向后)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中皆能完成鋪粉動(dòng)作。相比之下以往的單刮刀單向鋪粉的方案減少了刮刀的回程時(shí)間，提高了工作效率，因而被廣泛采用。

雙刮刀模式裝置的實(shí)現(xiàn)必須保證兩個(gè)刮刀的高度一致，否則在往復(fù)鋪粉的過程中會(huì)出現(xiàn)鋪粉層厚不均、刮刀卡住或成形工件被刮刀損毀等現(xiàn)象，影響工件的成形質(zhì)量以及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。因而，在打印任務(wù)開始之前，必須對(duì)刮刀進(jìn)行調(diào)平，通過刮刀調(diào)平以保證刮刀下沿和成形平面的平行度，一是調(diào)平方法較繁瑣，二是兩個(gè)刮刀的高度始終存在細(xì)微差別，因此雙刮刀的調(diào)平對(duì)操作人員的技能有較高要求且給設(shè)備的穩(wěn)定性埋下一定隱患。而單刮刀方案給粉機(jī)構(gòu)只能將粉末積存與刮刀的一側(cè)，因而只能實(shí)現(xiàn)單方向鋪粉，該方案鋪粉效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于增材制造設(shè)備的單刮刀雙向鋪粉裝置，解決現(xiàn)有鋪粉裝置只能實(shí)現(xiàn)單方向鋪粉的問題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供采用上述鋪粉裝置進(jìn)行雙向鋪粉的方法，解決現(xiàn)有鋪粉方法鋪粉效率較低的問題。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供具有上述鋪粉裝置的增材制造設(shè)備。

本發(fā)明所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是，一種單刮刀雙向鋪粉裝置，包括推塊和刮刀，推塊位于成形平臺(tái)一側(cè)設(shè)置的凹陷段內(nèi)，其上表面與成形平臺(tái)表面平齊，推塊在推塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下可在凹陷段行程內(nèi)左右移動(dòng)；推塊靠近成形平面一端的結(jié)構(gòu)與凹陷段拐角處形狀對(duì)應(yīng)，使得推塊運(yùn)動(dòng)至凹陷段拐角處時(shí)，可將凹陷段內(nèi)存在的粉末推出；刮刀可在供粉倉(cāng)平面、成形平臺(tái)和推塊上表面左右移動(dòng)。

上述方案中，推塊的結(jié)構(gòu)包括三種：