[實用新型]一種應用于金屬增材制造的疊層制造設備

有效

• 申請號: 201720392725.9
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN206689611U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 王迪;吳世彪;楊永強;白玉超;宋長輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/38;B23K26/08;B23K26/70;B23K26/12;B22F3/105;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00;B23K101/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：包括成型室(16)、激光切割系統、激光焊接系統、金屬切片傳送系統E以及計算機控制系統(17)；

所述計算機控制系統連接控制激光切割系統、激光焊接系統、金屬切片傳送系統；

激光切割系統包括：切割激光器系統A以及切割基臺系統B；所述切割基臺系統B設置在成型室(16)的底部，用于供給待激光切割的金屬帶材(3)；切割激光器系統設置在成型室(16)的上部，用于按照規劃路徑通過激光將金屬帶材(3)切割成所需形狀的金屬切片；

激光焊接系統包括：焊接激光器系統C以及焊接基臺系統D；所述焊接基臺系統D包括升降焊接成型缸(11)；

金屬切片傳送系統E用于將切割基臺系統上完成的金屬切片運送至焊接基臺系統D的升降焊接成型缸(11)上；焊接激光器系統C用于將層疊在升降焊接成型缸(11)上的金屬切片按照規劃路徑，通過激光逐層焊接成型，進而得到所需形狀的完整金屬零件。

2.根據權利要求1所述應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：所述切割基臺系統B包括用于原料筒(5)、切割基板(6)和廢料筒(7)；金屬帶材(3)卷繞在原料筒(5)上；原料筒(5)用于供給待切割金屬帶材(3)的放卷，廢料筒(7)用于對完成金屬切片的金屬帶材(3)進行收卷；金屬帶材(3)的待切割區域繞過導向輪(2)并在廢料筒(7)的牽拉作用下，在切割基板(6)上表面的切割工位停留/或者移動。

3.根據權利要求2所述應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：所述原料筒(5)和廢料筒(7)由放卷電機(4)和收卷電機(8)驅動；在切割基板(6)右側設有位置傳感器(9)；在導向輪(2)的外側設有張緊輪(1)；

位置傳感器(9)作為負反饋，金屬帶材(3)在放卷電機(4)和收卷電機(8)的共同驅動下，使得金屬帶材(3)上的待切割區域準確移動到切割基板(6)上方的金屬帶材(3)的待切割區；切割基板(6)用于支撐切割好的金屬切片，即切割層(26)；張緊輪(1)用于給金屬帶材(3)提供張力，使其與切割基板(6)平行和/或貼合；所述的導向輪(2)，用于維持金屬帶材(3)的張緊，使金屬帶材(3)的待切割區平整；位置傳感器(9)用于檢測金屬帶材(3)的實時運動速度，并反饋給計算機控制系統(17)，通過控制放卷電機(4)和收卷電機(8)的轉動，使金屬帶材(3)按照預定的切割路徑運動。

4.根據權利要求3所述應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：所述金屬切片傳送系統E包括真空泵(15)、真空吸盤(22)、吸盤動作控制器(23)、滑塊(24)、CCD視覺定位(25)、絲桿導軌(27)以及直線電機(28)；

所述導軌27水平跨接在切割基板(6)以及升降焊接成型缸(11)的上方；所述CCD視覺定位(25)設置在切割基板(6)與升降焊接成型缸(11)之間的成型室(16)底部；所述滑塊(24)設置在絲桿導軌(27)上，當直線電機(28)驅動絲桿導軌(27)轉動時，滑塊(24)沿著絲桿導軌(27)的軌跡往復XY方向水平運動；吸盤動作控制器(23)安裝在滑塊(24)上；

所述的真空吸盤(22)具有若干個，均勻分布在吸盤動作控制器(23)下側；同時，真空吸盤(22)又通過真空泵管連接到真空泵(15)，依靠真空泵(15)產生的吸力，來吸住切割層(26)；通過吸盤動作控制器(23)及CCD視覺定位(25)的反饋下，將切割基板(6)上表面的已完成激光切割的切割層(26)運送至升降焊接成型缸(11)的激光焊接工位上。

5.根據權利要求4所述應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：所述計算機控制系統(17)通過位置傳感器(9)實時采集金屬帶材(3)的位置信息，并實時反饋放卷電機(4)和收卷電機(8)，從而驅動金屬帶材(3)按照金屬零件各疊層的實時要求來運動；

所述計算機控制系統(17)，通過CCD視覺定位(25)采集正在傳送中的切割層(26)上切片定位點(3-2)的實時空間數據的反饋，計算并修正吸盤動作控制器(23)位置，以使傳送到激光焊接工位的切割層(26)與激光焊接工位上已成型部分(12)準確貼合；計算機控制系統(17)控制升降電機(10)的升降運動，以使升降焊接成型缸(11)根據金屬零件每個疊層的實時要求Z向運動。

6.根據權利要求1至5中任一項所述應用于金屬增材制造的疊層制造設備，其特征在于：所述疊層制造設備還包括一個由計算機控制系統(17)控制的成型室環境控制系統，用于在零件的作業過程中給成型室(16)提供保護氣體、氣體循環凈化。