[發(fā)明專利]用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710607458.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN107199339A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巍;張辰;楊波;白戎;劉大巍;孫婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春德信光電技術(shù)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: 長春市吉利專利事務(wù)所22206
• 代理人: 李曉莉

1.用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：包括刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）、刮刀高度調(diào)節(jié)器（2）、鋪粉刮刀（3）、激光位移傳感器（4）、導(dǎo)軌（5）、成型缸（6）、鋪粉基板（7）、鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）、送粉缸（9）、送粉基板（10）、送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）、回收缸（12）、成型面板（13）及支撐板（14），所述刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）為直線運(yùn)動(dòng)控制器并在電流控制下沿導(dǎo)軌（5）往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述刮刀高度調(diào)節(jié)器（2）下表面通過螺絲與刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）上表面連接；所述鋪粉刮刀（3）橫截面為L形，其通過螺絲與刮刀高度調(diào)節(jié)器（2）上表面連接；所述激光位移傳感器（4）通過螺絲與鋪粉刮刀（3）連接；所述導(dǎo)軌（5）通過螺絲安裝在成型面板（13）上表面；所述鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）的上端通過螺絲與鋪粉基板（7）連接；所述送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）的上端通過螺絲與送粉基板（10）連接；所述鋪粉基板（7）設(shè)置在成型缸（6）內(nèi)，且鋪粉基板（7）邊緣通過潤滑介質(zhì)與成型缸（6）的缸壁接觸，其沿成型缸（6）的缸壁上下運(yùn)動(dòng)；所述送粉基板（10）設(shè)置在送粉缸（9）內(nèi)，送粉基板（10）邊緣通過潤滑介質(zhì)與送粉缸（9）的缸壁接觸，其沿送粉缸（9）的缸壁上下運(yùn)動(dòng)；所述成型缸（6）、送粉缸（9）及回收缸（12）上沿與鋪粉面板（13）上表面平齊，成型缸（6）、送粉缸（9）及回收缸（12）均與成型面板（13）連接，其中回收缸（12）與成型面板（13）為拆卸式緊固連接；所述鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）及送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）分別通過螺絲與支撐板（14）連接；

其中刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）、刮刀高度調(diào)節(jié)器（2）、激光位移傳感器（4）、

鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）及送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）均與工控機(jī)連接；

所述刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）為電動(dòng)滑臺(tái)，運(yùn)動(dòng)速度為100mm/s；

所述激光位移傳感器（4）為高精度位移傳感器，測試精度1μm；

所述鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）和送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）為電缸，運(yùn)動(dòng)精度10μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：所述成型缸（6）和送粉缸（9）焊接在鋪粉面板（13）上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：所述成型缸（6）和送粉缸（9）通過螺絲連接在鋪粉面板（13）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：所述成型缸（6）和送粉缸（9）分別與鋪粉面板（13）卡扣連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：所述回收缸（12）與成型面板（13）通過螺絲連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，其特征是：所述回收缸（12）與成型面板（13）卡扣連接。

7.用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制方法，其特征是：采用如權(quán)利要求6中任意一項(xiàng)所述的用于激光快速成型設(shè)備的鋪粉精確控制裝置，導(dǎo)軌（5）的一端為送粉端，導(dǎo)軌（5）的另一端為收粉端，具體包括以下步驟：

步驟一、預(yù)先設(shè)定初始位置，鋪粉刮刀（3）初始位置位于導(dǎo)軌（5）的送粉端；鋪粉基板（7）與成型面板（13）平齊；送粉基板（10）位于送粉缸（9）的底部；送粉缸（9）內(nèi)盛滿金屬粉末，且金屬粉末頂端與鋪粉刮刀（3）下端刀刃平齊；

步驟二、鋪粉基板（7）在鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）的控制下沿成型缸（6）的缸壁下降一定距離h₁，使鋪粉基板（7）上表面與鋪粉刮刀（3）下端刀刃具有預(yù)定垂直距離h₂；鋪粉刮刀（3）此時(shí)在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）的控制下沿導(dǎo)軌（5）從送粉端向收粉端移動(dòng)，鋪粉刮刀（3）位于鋪粉基板（7）上方時(shí)，激光位移傳感器（4）測量鋪粉刮刀（3）下端刀刃與鋪粉基板（7）上表面實(shí)際距離，并將測得的實(shí)際距離和預(yù)定垂直距離h₂之間的誤差信息傳遞給工控機(jī)，工控機(jī)接收誤差信息經(jīng)計(jì)算分析后將誤差信息反饋給鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8），同時(shí)向鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）發(fā)送推動(dòng)鋪粉基板（7）上下移動(dòng)的操作指令，鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）接收工控機(jī)向其發(fā)送的誤差信息及推動(dòng)鋪粉基板（7）上下移動(dòng)的操作指令，并執(zhí)行，使鋪粉刮刀（3）與鋪粉基板（7）實(shí)際距離與預(yù)定垂直距離h₂誤差減小，鋪粉刮刀（3）此時(shí)在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）的控制下沿導(dǎo)軌（5）返回送粉端；鋪粉刮刀（3）在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）的控制下沿導(dǎo)軌（5）再次從送粉端向收粉端移動(dòng)，鋪粉刮刀（3）位于鋪粉基板（7）上方時(shí)，激光位移傳感器（4）測量鋪粉刮刀（3）下端刀刃與鋪粉基板（7）上表面實(shí)際距離，重復(fù)上述過程，減小鋪粉刮刀（3）下端刀刃與鋪粉基板（7）實(shí)際距離與預(yù)定垂直距離h₂誤差；送粉基板（10）在送粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（11）推動(dòng)下向上移動(dòng)一個(gè)距離，將金屬粉末推出，鋪粉刮刀（3）此時(shí)在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）的控制下沿導(dǎo)軌（5）從送粉端向收粉端移動(dòng)，將送粉基板（10）推出的金屬粉末刮到鋪粉基板（7）上，在鋪粉基板（7）上均勻地鋪一層金屬粉末，鋪粉刮刀（3）在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）控制下沿導(dǎo)軌（5）帶動(dòng)多余的金屬粉末繼續(xù)向收粉端移動(dòng)，直至金屬粉末落入回收缸（12）；按照工藝要求，啟動(dòng)激光快速成型設(shè)備對(duì)鋪粉基板（7）上的金屬粉末選擇性掃描，金屬粉末熔融，在鋪粉基板（7）上形成待加工的零件底層；

步驟三、鋪粉基板（7）在鋪粉基板運(yùn)動(dòng)控制器（8）的控制下沿成型缸（6）的缸壁下降一定距離h₁，鋪粉刮刀（3）在刮刀運(yùn)動(dòng)控制器（1）控制下沿導(dǎo)軌（5）從收粉端向送粉端移動(dòng)，在位于鋪粉基板（7）上方時(shí)，激光位移傳感器（4）測量鋪粉刮刀（3）下端刀刃與鋪粉基板（7）上的金屬粉末層上表面實(shí)際距離，并將測得的實(shí)際距離和步驟二中所述預(yù)定垂直距離h₂誤差信息傳遞給工控機(jī)；

步驟四、重復(fù)步驟一到步驟三，零件在成型缸（6）中逐層加工成型，直至零件加工完成。