本發(fā)明涉及應(yīng)用于激光選區(qū)熔化成型設(shè)備中的鋪粉機構(gòu)，尤其涉及一種機械式激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉裝置與方法。

背景技術(shù)：

激光選區(qū)熔化成型過程是一個逐層疊加的加工過程，鋪粉裝置在成型區(qū)域均勻的平鋪一層金屬粉末，通過激光掃描成型零件的截面區(qū)域以使粉末熔化并凝固于上一層截面上，隨后成型平面下降一定高度并重復(fù)鋪粉和激光掃描的過程，就實現(xiàn)了逐層堆積成型三維金屬零件的功能。加工過程中，鋪粉裝置的鋪粉質(zhì)量在很大程度上影響著最終的成型效果。

目前，在激光選區(qū)熔化成型設(shè)備中常見的鋪粉方式有輥子式、彈性鋼片式和硅膠條式。輥子式鋪粉裝置的壓實效果較好且不會發(fā)生彈粉現(xiàn)象，但是如果成型面有凸起就會造成鋪粉不均勻；彈性鋼片式鋪粉裝置具有較好的鋪平效果且不易造成鋪粉不均勻的現(xiàn)象，另外彈性鋼片的使用壽命較長，避免了頻繁更換粉刷的麻煩，但是由于鋪粉刷與運動方向垂直安裝，如果成型面有凸起就容易出現(xiàn)彈粉現(xiàn)象導(dǎo)致彈粉區(qū)域成型質(zhì)量降低，彈粉現(xiàn)象也會污染成型缸和鏡片，另外這種垂直安裝的鋪粉刷不具有壓實作用；硅膠條式鋪粉裝置克服了輥子式鋪粉不均勻和彈性鋼片式的彈粉問題，同時具有較好的壓實效果，缺點是極易磨損，需經(jīng)常更換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服以上幾種鋪粉方式的局限性，提供一種鋪粉過程中較好的鋪平和壓實粉末的機械式激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉裝置與方法；具有結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命較長，克服了現(xiàn)有技術(shù)在鋪粉過程中容易發(fā)生彈粉現(xiàn)象的缺點。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種機械式激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉裝置，包括成型平臺1，設(shè)置在成型平臺1平面下方的成型缸3和粉料缸4以及成型平臺1上方的鋪粉刷9的運動機構(gòu)；所述成型平臺1平面下方還設(shè)置有第一粉末回收缸2、第二粉末回收缸5、第一鋪粉刷回正槽11、第二鋪粉刷回正槽11-1；

所述第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1、第二粉末回收缸5沿成型平臺1的長度方向依次排列；

所述成型平臺1上方的兩側(cè)邊緣，分別對稱設(shè)置有為鋪粉刷9提供導(dǎo)向及支撐定位作用的導(dǎo)軌10；導(dǎo)軌10的終點位于第一鋪粉刷回正槽11和第二鋪粉刷回正槽11-1的兩側(cè)；

當(dāng)鋪粉刷9由運動機構(gòu)帶動其運動時，鋪粉刷9可沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動。

所述運動機構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動臂6、固定臂7和轉(zhuǎn)動臂8；所述轉(zhuǎn)動臂8與固定臂7通過轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動連接；所述鋪粉刷9安裝在轉(zhuǎn)動臂8的下端；

所述轉(zhuǎn)動臂8的兩側(cè)分別對稱設(shè)置有可調(diào)節(jié)式限位柱15，轉(zhuǎn)動臂8通過該可調(diào)節(jié)式限位柱15支撐在導(dǎo)軌10上；當(dāng)運動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)動臂8往復(fù)運動時，可調(diào)節(jié)式限位柱15可沿著導(dǎo)軌的軌跡往復(fù)滑動，進而使轉(zhuǎn)動臂8攜帶鋪粉刷9沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動，以完成鋪粉動作。

所述轉(zhuǎn)軸13的兩端套設(shè)有為轉(zhuǎn)動臂8提供雙向扭矩的扭簧16，其作用是讓轉(zhuǎn)動臂8在初始狀態(tài)下保持垂直；當(dāng)轉(zhuǎn)動臂8傾斜時，能為其提供一個往垂直方向轉(zhuǎn)動的力矩。

所述轉(zhuǎn)動臂8的兩側(cè)開設(shè)有滑槽14，該可調(diào)節(jié)式限位柱15被限制在該滑槽14內(nèi)；當(dāng)可調(diào)節(jié)式限位柱15處于導(dǎo)軌10上時，通過改變該可調(diào)節(jié)式限位柱15在滑槽14內(nèi)的位置，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動臂8相對于水平面的偏轉(zhuǎn)角度，進而改變鋪粉刷9與成型平臺1平面之間的夾角。

所述驅(qū)動臂6與固定臂7之間采用榫卯式結(jié)構(gòu)嵌合，并通過螺釘12加固。

所述導(dǎo)軌10的末端區(qū)域為逐漸向下傾斜，圓滑過度。所述第一鋪粉刷回正槽11與第一粉末回收缸2的入口側(cè)齊平；所述第二鋪粉刷回正槽11-1與第二粉末回收缸5的入口側(cè)齊平。

一種激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉方法，其包括如下步驟：

運動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)動臂8往復(fù)運動時，可調(diào)節(jié)式限位柱15貼合在導(dǎo)軌10上，并沿著導(dǎo)軌10的軌跡往復(fù)滑動，進而使轉(zhuǎn)動臂8攜帶鋪粉刷9沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動，以完成鋪粉過程。

所述鋪粉過程包括如下步驟：

鋪粉過程開始前，初始狀態(tài)下轉(zhuǎn)動臂8及其可調(diào)節(jié)式限位柱15遠離導(dǎo)軌10，扭簧16未發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，此時轉(zhuǎn)動臂8呈自然下垂?fàn)顟B(tài)；

鋪粉過程開始后，當(dāng)轉(zhuǎn)動臂8的可調(diào)節(jié)式限位柱15運行至接觸導(dǎo)軌10時，轉(zhuǎn)動臂8開始傾斜，扭簧16產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力與轉(zhuǎn)動臂8偏轉(zhuǎn)方向相反使得轉(zhuǎn)動臂8能夠平穩(wěn)地以傾斜的方式沿導(dǎo)軌10的軌跡往傾斜方向滑動，進而帶動傾斜的鋪粉刷9將粉末平鋪和壓實在零件的成型面上；

當(dāng)鋪粉刷9完成鋪粉行程并到達導(dǎo)軌10末端的第一鋪粉刷回正槽11或第二鋪粉刷回正槽11-1位置時，由于轉(zhuǎn)動臂8及其可調(diào)節(jié)式限位柱15完全脫離導(dǎo)軌10，此時在扭簧16產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力作用下，轉(zhuǎn)動臂8由傾斜逐漸恢復(fù)至自然下垂?fàn)顟B(tài)，在第一鋪粉刷回正槽11或第二鋪粉刷回正槽11-1對轉(zhuǎn)動臂8回正的同時，鋪粉刷9將剩余粉末刮至第一粉末回收缸2或第二粉末回收缸5內(nèi)儲存。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明鋪粉刷9的運動機構(gòu)，由于采用上述技術(shù)方案，使得鋪粉刷9即可傾斜也可垂直鋪粉。因而即保留了傳統(tǒng)的垂直式鋪粉方式的優(yōu)勢，同時具有傳統(tǒng)的垂直式鋪粉方式所不具備的優(yōu)點。

本發(fā)明鋪粉刷9的運動機構(gòu)，由于采用上述技術(shù)方案，使得鋪粉刷9可以實現(xiàn)雙向傾斜鋪粉方式，極大的提高了鋪粉效率。

本發(fā)明采用這種傾斜角度可調(diào)的轉(zhuǎn)動臂8，使得鋪粉刷9能夠很好的降低鋪粉過程中彈性鋼片遇到凸起的障礙時產(chǎn)生的彈粉現(xiàn)象。

這種傾斜式的鋪粉結(jié)構(gòu)使鋪粉過程中彈性鋼片在提供水平推力的同時也能在垂直方向上產(chǎn)生一定的壓力，這樣在保證鋪粉均勻的同時也能夠壓實鋪粉層，使鋪粉層更加均勻致密。在鋪粉過程中由于受到的水平阻力在鋪粉刷9的傾斜方向上被抵消一部分，從而使粉刷沿其垂直方向上受到的阻力小于垂直式粉刷，因此其使用壽命將會高于垂直式鋪粉刷；

本發(fā)明轉(zhuǎn)動臂8上設(shè)計了位置可調(diào)的可調(diào)節(jié)式限位柱15與導(dǎo)軌的組合方式，很好的實現(xiàn)了調(diào)整鋪粉刷9的傾斜角度問題，可以根據(jù)不同的加工條件合理地調(diào)整鋪粉刷的角度。

本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)動軸13的兩端安裝扭簧16，保證了轉(zhuǎn)動臂8在滑過導(dǎo)軌10之后能夠自動迅速的回正，并且在鋪粉過程中提供了一定的壓力使得轉(zhuǎn)動臂8能夠在導(dǎo)軌10上平穩(wěn)的滑動。

本發(fā)明鋪粉刷9在運行至導(dǎo)軌行程的末端時，可將剩余粉末順勢刮至第一粉末回收缸2或第二粉末回收缸5內(nèi)，便于粉末的儲存、回收利用，節(jié)約了材料成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機械式激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中固定臂7和轉(zhuǎn)動臂8、轉(zhuǎn)軸13、鋪粉刷9、導(dǎo)軌10等局部放大示意圖。

圖3是圖1中固定臂7、轉(zhuǎn)軸13扭簧16的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是固定臂7帶動轉(zhuǎn)動臂8在導(dǎo)軌10上往一個方向直線運動時狀態(tài)示意圖。

圖5是固定臂7帶動轉(zhuǎn)動臂8在導(dǎo)軌10上往另一個方向直線運動時狀態(tài)示意圖。

圖6是轉(zhuǎn)動臂8及可調(diào)節(jié)式限位柱15完全脫離導(dǎo)軌10，并處于第二鋪粉刷回正槽位置時的狀態(tài)示意圖。

圖7是轉(zhuǎn)動臂8自然垂直狀態(tài)下的側(cè)視示意圖。

圖8是轉(zhuǎn)動臂8自然垂直狀態(tài)下的另一側(cè)側(cè)視示意圖。

圖9是轉(zhuǎn)動臂8傾斜時，鋪粉刷9彎曲程度示意圖。

圖10是轉(zhuǎn)動臂8垂直時，鋪粉刷9彎曲程度示意圖。

圖9和圖10中附圖標(biāo)記：55為金屬粉末，66為凸起，88是鋪粉層厚度，77是工件的成型平面；圖9中的α小于圖10中的β。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1至圖10所示。本發(fā)明公開了一種機械式激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉裝置，包括成型平臺1，設(shè)置在成型平臺1平面下方的成型缸3和粉料缸4以及成型平臺1上方的鋪粉刷9的運動機構(gòu)；所述成型平臺1平面下方還設(shè)置有第一粉末回收缸2、第二粉末回收缸5、第一鋪粉刷回正槽11、第二鋪粉刷回正槽11-1；

所述第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1、第二粉末回收缸5沿成型平臺1的長度方向依次排列；

所述成型平臺1上方的兩側(cè)邊緣，分別對稱設(shè)置有為鋪粉刷9提供導(dǎo)向及支撐定位作用的導(dǎo)軌10；導(dǎo)軌10的終點位于第一鋪粉刷回正槽11和第二鋪粉刷回正槽11-1的兩側(cè)；所述鋪粉刷9采用彈性鋼片式鋪粉刷或者硅膠條式鋪粉刷。

當(dāng)鋪粉刷9由運動機構(gòu)帶動其運動時，鋪粉刷9可沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動。

所述運動機構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動臂6、固定臂7和轉(zhuǎn)動臂8；所述轉(zhuǎn)動臂8與固定臂7通過轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動連接；所述鋪粉刷9安裝在轉(zhuǎn)動臂8的下端；

所述轉(zhuǎn)動臂8的兩側(cè)分別對稱設(shè)置有可調(diào)節(jié)式限位柱15，轉(zhuǎn)動臂8通過該可調(diào)節(jié)式限位柱15支撐在導(dǎo)軌10上；當(dāng)運動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)動臂8往復(fù)運動時，可調(diào)節(jié)式限位柱15可沿著導(dǎo)軌的軌跡往復(fù)滑動，進而使轉(zhuǎn)動臂8攜帶鋪粉刷9沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動，以完成鋪粉動作。

所述轉(zhuǎn)軸13的兩端套設(shè)有為轉(zhuǎn)動臂8提供雙向扭矩的扭簧16，其作用是讓轉(zhuǎn)動臂8在初始狀態(tài)下保持垂直；當(dāng)轉(zhuǎn)動臂8傾斜時，能為其提供一個往垂直方向轉(zhuǎn)動的力矩。鋪粉過程中鋪粉刷9的下端部與成型平面不接觸(預(yù)留一定間隙)，可減小9的磨損；

所述轉(zhuǎn)動臂8的兩側(cè)開設(shè)有滑槽14，該可調(diào)節(jié)式限位柱15被限制在該滑槽14內(nèi)；當(dāng)可調(diào)節(jié)式限位柱15處于導(dǎo)軌10上時，通過改變該可調(diào)節(jié)式限位柱15在滑槽14內(nèi)的位置，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動臂8相對于水平面的偏轉(zhuǎn)角度(或傾斜角度)，進而改變鋪粉刷9與成型平臺1平面之間的夾角。

所述驅(qū)動臂6與固定臂7之間采用榫卯式結(jié)構(gòu)嵌合，并通過螺釘12加固。

所述導(dǎo)軌10的末端區(qū)域為逐漸向下傾斜，圓滑過度。所述第一鋪粉刷回正槽11與第一粉末回收缸2的入口側(cè)齊平；所述第二鋪粉刷回正槽11-1與第二粉末回收缸5的入口側(cè)齊平。

如圖9和圖10可以看出，傾斜后的鋪粉刷，在鋪粉過程中既能夠使金屬粉末均勻平鋪在成型平面77上，也能夠提供一定的壓緊力使鋪粉層的金屬粉末具有更好的壓實效果；同時當(dāng)鋪粉過程中遇到凸起66時，這種傾斜的鋪粉方式能很好的減小彈性鋼片的彎曲程度，從而達到減小彈粉和保護粉刷的目的。

本發(fā)明激光選區(qū)熔化自動換向傾斜式鋪粉方法，可通過如下方案實現(xiàn)：

運動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)動臂8往復(fù)運動時，可調(diào)節(jié)式限位柱15貼合在導(dǎo)軌10上，并沿著導(dǎo)軌10的軌跡往復(fù)滑動，進而使轉(zhuǎn)動臂8攜帶鋪粉刷9沿著該導(dǎo)軌10的軌跡在第一粉末回收缸2、第一鋪粉刷回正槽11、成型缸3、粉料缸4、第二鋪粉刷回正槽11-1和第二粉末回收缸5上方往復(fù)運動，以完成鋪粉過程。

所述鋪粉過程可通過如下步驟實現(xiàn)：

鋪粉過程開始前，初始狀態(tài)下轉(zhuǎn)動臂8及其可調(diào)節(jié)式限位柱15遠離導(dǎo)軌10，扭簧16未發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，此時轉(zhuǎn)動臂8呈自然下垂?fàn)顟B(tài)；

鋪粉過程開始后，當(dāng)轉(zhuǎn)動臂8的可調(diào)節(jié)式限位柱15運行至接觸導(dǎo)軌10時，轉(zhuǎn)動臂8開始傾斜，扭簧16產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力與轉(zhuǎn)動臂8偏轉(zhuǎn)方向相反使得轉(zhuǎn)動臂8能夠平穩(wěn)地以傾斜的方式沿導(dǎo)軌10的軌跡往傾斜方向滑動，進而帶動傾斜的鋪粉刷9將粉末平鋪和壓實在零件的成型面上；

當(dāng)鋪粉刷9完成鋪粉行程并到達導(dǎo)軌10末端的第一鋪粉刷回正槽11或第二鋪粉刷回正槽11-1位置時，由于轉(zhuǎn)動臂8及其可調(diào)節(jié)式限位柱15完全脫離導(dǎo)軌10，此時在扭簧16產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力作用下，轉(zhuǎn)動臂8由傾斜逐漸恢復(fù)至自然下垂?fàn)顟B(tài)，在第一鋪粉刷回正槽11或第二鋪粉刷回正槽11-1對轉(zhuǎn)動臂8回正的同時，鋪粉刷9將剩余粉末刮至第一粉末回收缸2或第二粉末回收缸5內(nèi)儲存。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。