本發明涉及選擇性激光熔化技術領域，特別涉及一種分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺。

背景技術：

選擇性激光熔化，又稱slm，是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術。在高激光能量密度作用下，金屬粉末完全熔化，經散熱冷卻后實現與固體金屬冶金焊合成型，選擇性激光熔化正是通過此過程，層層累積成型出三維實體。根據成型件三維cad模型的分層切片信息，掃描系統控制激光束作用于待成型區域內的粉末，一層掃描完畢后，工作平臺會下降一個層后的距離接著送粉系統輸送一定量的粉末，鋪粉系統的輥子鋪展一層厚的粉末沉積于已成型層之上。然后，重復上述兩個成型過程，直至所有三維cad模型的切片層全部掃描完畢。

現有技術中，選擇性激光熔化設備用于激光燒結成形工件的工作臺多為一體式結構，通過一體式結構工作臺的整體下降進行鋪粉，并進行工件燒結成形，而基于選擇性激光熔化逐層加工的工藝特點，在一體式升降成形工作臺上，無論是成形多大尺寸的薄壁零件，粉末最終都要填滿整個成形工作臺下降的高度，因此，在工件燒結成形過程中就需要使用大量的粉末，粉末雖然可回收使用，但是也造成大量的粉末，并含有煙塵，不但降低了粉末的質量，粉末成本投入大，而且激光系統對粉塵的敏感性極強，粉塵度過高很容易造成較大的傷害。

因此，需要對現有的選擇性激光熔化的工作臺進行改進，使其可根據加工零件的尺寸，分區域選擇成形工作區域，減少粉末的使用量，以降低粉末的投入成本，并減少煙塵的產生。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺，其可根據加工零件的尺寸，分區域選擇成形工作區域，減少粉末的使用量，以降低粉末的投入成本，并減少煙塵的產生。

本發明的分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺，至少包括用于鋪粉并工件燒結成形的成形臺，成形臺包括成形內基臺和外套于成形內基臺并沿徑向自內向外依次外套排列設置的至少一個成形外基臺，成形內基臺和每一成形外基臺均以可升降的方式設置，成形內基臺或成形外基臺單獨下降、或者成形外基臺與相鄰成形外基臺或/和成形內基臺共同下降均可形成用于激光燒結成形工件的待鋪粉區域。

進一步，還包括設置在成形臺沿鋪粉方向至少一側外側并用于供粉的供粉臺，供粉臺包括供粉內基臺和外套于供粉內基臺并沿徑向自內向外依次外套排列設置的至少一個供粉外基臺，供粉內基臺和每一供粉外基臺均以可升降的方式設置，供粉內基臺或供粉外基臺單獨上升、或者供粉外基臺與相鄰供粉外基臺或/和供粉內基臺共同上升均可形成用于與待鋪粉區域相對應的供粉區域。

進一步，成形內基臺和供粉內基臺為圓柱體、三棱柱、正方體或長方體中相同的一種，每一成形外基臺和每一供粉外基臺分別為與成形內基臺和供粉內基臺形狀一一對應的空心結構。

進一步，成形內基臺、每一成形外基臺、供粉內基臺和每一供粉外基臺的底部分別設置有至少一個用于驅動其各自升降的驅動裝置。

進一步，供粉臺為分列成形臺在鋪粉方向兩側設置的兩個。

進一步，還包括控制系統，控制系統包括：

輸入單元，用于輸入待成形工件模型的尺寸數據；

控制單元，控制單元與輸入單元連接用于接收用戶輸入信號，根據輸入信號判斷并確定待鋪粉區域和供粉區域，并控制與已確定的待鋪粉區域和供粉區域相對應的驅動裝置工作。

進一步，驅動裝置為液壓油缸，所述控制系統還包括由控制單元控制并對應每一液壓油缸設置一組的液壓驅動系統，每一所述液壓驅動系統包括：

與控制單元連接并將自控制單元傳輸的運動參數數據轉換為模擬信號輸出的數字放大器；

與數字放大器連接并用于接收模擬信號對液壓油缸的運動方向和液壓油流量進行控制的比例換向閥；

設置在液壓油缸上用于檢測活塞桿位移信息的位移傳感器，位移傳感器的信號輸出端與數字放大器的信號輸入端相連接。

本發明的有益效果：本發明的分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺，成形臺的成形內基臺和成形外基臺均為可升降結構，由于成形外基臺外套設置于成形外基臺外側并為沿徑向自內向外依次排列設置的至少一個，這樣，整體的成形臺(即成形內基臺和所有成形外基臺)可共同形成一個整體的成形加工平臺，當零件為特形零件(如環形零件等)時，可根據待成形零件的模型尺寸需要將成形內基臺單獨下降、或將單一的成形外基臺單獨下降、或成形外基臺與相鄰成形外基臺或/和成形內基臺共同下降，均可形成用于加工零件成形的待鋪粉區域；由于待鋪粉區域是由下降造成的，這樣在鋪粉時，粉末在刮刀的作用下僅落入待鋪粉區域內，形成分區域升降成形工作臺結構，這樣就使得成形臺整體除形成的待鋪粉區域之外的非加工區域不再全面覆蓋粉末，從而大大減少了粉末的需求量，提高了粉末的使用效率，且減少了激光熔化設備成形倉內粉塵的產生。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

圖1為本發明整體結構俯視示意圖；

圖2為本發明在成形較小尺寸薄壁零件時的工作狀態示意圖；

圖3為本發明在成形較大尺寸薄壁零件時的工作狀態示意圖；

圖4液壓驅動系統控制原理圖。

具體實施方式

圖1為本發明整體結構俯視示意圖，圖2為本發明在成形較小尺寸薄壁零件時的工作狀態示意圖，圖3為本發明在成形較大尺寸薄壁零件時的工作狀態示意圖，如圖所示：本實施例的分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺，至少包括用于鋪粉并工件燒結成形的成形臺1，成形臺1包括成形內基臺1-1和外套于成形內基臺并沿徑向自內向外依次外套排列設置的至少一個成形外基臺1-2，成形內基臺1-1和每一成形外基臺1-2均以可升降的方式設置，成形內基臺1-1或成形外基臺1-2單獨下降、或者成形外基臺1-2與相鄰成形外基臺1-2或/和成形內基臺1-1共同下降均可形成用于激光燒結成形工件的待鋪粉區域2；本實施例的工作臺可使用于實體的零件，也可使用于內部中空的薄壁零件，其中，成形內基臺1-1和成形外基臺1-2為沿徑向依次外套設置，在徑向上自內而外形成多重結構，并最內端的成形外基臺1-2與成形內基臺1-1、相鄰之間的成形外基臺1-2之間的均為緊貼設置，在本實施例中，成形外基臺1-2設置三個，當然其也可一個、兩個或大于三個的整數個，其中，成形內基臺1-1和每一成形外基臺1-2均為可上下升降設置；當使用于實體的零件時，可通過內基體與相鄰的成形外基臺1-2共同下降形成待鋪粉區域2，或成形臺1整體下降形成待鋪粉區域2，當使用于內中空的環形薄壁零件燒結成形時，根據待成形零件3模型的大小尺寸需要，成形內基臺1-1可單獨下降形成鋪粉區域，或者每一成形外基臺1-2單獨下降形成待鋪粉區域2，當成形零件模型的較大且薄壁較厚時，可通過兩個或多于兩個的相鄰的成形外基臺1-2的共同下降形成待鋪粉區域2，當然，成形零件模型的整體尺寸較小但薄壁較厚時，也可通過成形內基臺1-1與其相鄰的成形外基臺1-2共同下降形成待鋪粉區域2；總之，根據實際需要，選擇成形內基臺1-1與成形外基臺1-2的下降區域。

本實施例中，還包括設置在成形臺1沿鋪粉方向至少一側外側并用于供粉的供粉臺4，供粉臺4包括供粉內基臺4-1和外套于供粉內基臺并沿徑向自內向外依次外套排列設置的至少一個供粉外基臺4-2，供粉內基臺4-1和每一供粉外基臺4-2均以可升降的方式設置，供粉內基臺4-1或供粉外基臺4-2單獨上升、或者供粉外基臺4-2與相鄰供粉外基臺4-2或/和供粉內基臺4-1共同上升均可形成用于與待鋪粉區域2相對應的供粉區域5；與成形臺1原理相仿，供粉內基臺4-1與供粉外基臺4-2同樣構成沿徑向依次外套排列設置的多重結構，并最內端的供粉外基臺4-2與供粉內基臺4-1、相鄰之間的供粉外基臺4-2之間的均為緊貼設置，且供粉內基臺4-1和供粉外基臺4-2均為可上下升降設置，其中，在本實施例中，供粉外基臺4-2設置三個，當然，其也可一個、兩個或大于三個的整數個；同樣根據待加工零件的模型的尺寸，供粉內基臺4-1和供粉外基臺4-2進行選擇上升以組成不同大小并適應不同尺寸的供粉區域5，且在實際加工過程中，供粉區域5與待鋪粉區域2形成一一對應關系。

本實施例中，成形內基臺1-1和供粉內基臺4-1為圓柱體、三棱柱、正方體或長方體中相同的一種，每一成形外基臺1-2和每一供粉外基臺4-2分別為與成形內基臺1-1和供粉內基臺4-1形狀一一對應的空心結構；在本實施例中，成形內基臺1-1和供粉內基臺4-1均為實心的圓柱體結構，其中，成形內基臺1-1的直徑大小小于或等于供粉內基臺4-1直徑尺寸，成形外基臺1-2和供粉外基臺4-2均為環形的空心結構，成形內基臺1-1、供粉內基臺4-1、成形外基臺1-2和供粉外基臺4-2的上下升降均以相鄰的基臺為導向。

本實施例中，成形內基臺1-1、每一成形外基臺1-2、供粉內基臺4-1和每一供粉外基臺4-2的底部分別設置有至少一個用于驅動其各自升降的驅動裝置6；驅動裝置6為伸長液壓缸，對應成形內基臺1-1和供粉內基臺4-1各設置一個伸長液壓缸，對應每一成形外基臺1-2和供粉外基臺4-2分別設置兩個呈徑向對稱的伸長液壓缸。

本實施例中，供粉臺4為分列成形臺1在鋪粉方向兩側設置的兩個；即在成形臺1的兩側各設置一個供粉臺4，以方便在兩側均可使用刮刀7將粉末刮至待鋪粉區域2內。

本實施例中，還包括控制系統，控制系統包括：

輸入單元9，用于輸入待成形工件模型的尺寸數據；輸入單元9可為工業電腦，或其他用于接收用戶輸入數據的輸入裝置；

控制單元10，控制單元與輸入單元9連接用于接收用戶輸入信號，根據輸入信號判斷并確定待鋪粉區域2和供粉區域5，并控制與已確定的待鋪粉區域2和供粉區域5相對應的驅動裝置6工作；控制單元為可編程控制器，通常為單片機，控制單元接收用戶的輸入數據并將其轉換為對應驅動裝置的運動參數，具體轉換過程通過現有技術實現，在此不涉及該部分的改進。

本實施例中，驅動裝置為液壓油缸，所述控制系統還包括由控制單元控制并對應每一液壓油缸設置一組的液壓驅動系統，每一所述液壓驅動系統包括：

與控制單元連接并將自控制單元傳輸的運動參數數據轉換為模擬信號輸出的數字放大器11；

與數字放大器連接并用于接收模擬信號對液壓油缸的運動方向和液壓油流量進行控制的比例換向閥12；

設置在液壓油缸上用于檢測活塞桿位移信息的位移傳感器13，所述位移傳感器的信號輸出端與所述數字放大器的信號輸入端相連接；

其中，每一液壓驅動系統都包括有數字放大器、位移傳感器和比例換向閥，數字放大器為集成式結構，每一液壓驅動系統通過各自的數字放大器與控制單元進行數據連接，輸入單元9根據用戶輸入的模型數據發出指令，控制單元經過數據處理，將控制各個液壓驅動系統的運動參數傳送給對應液壓驅動系統的數字放大器，數字放大器對接收到的運動參數數據進行數據轉換，將相應的模擬信號輸送給比例換向閥，比例換向閥對液壓油缸進行方向和液壓油流量的控制，位移傳感器將活塞桿的位置信息進行反饋至數字放大器，從而形成閉環控制。

以加工圓環形薄壁零件為例，對本發明的工作臺的工作原理進行說明：工作臺為多重圓環形升降工作臺，供粉臺4加裝粉末，成形臺1成形在激光振鏡8的作用下成形零件，加工過程中，供粉臺4向上運動供粉，成形臺1下降一個層厚，刮刀7將粉末從供粉臺4鋪展到成形臺1上，成形臺1和供粉臺4的升降由液壓缸驅動，工作臺移動導向依靠各圓環形基臺之間的配合。

當加工不同尺寸大小的圓形薄壁零件時，激光振鏡8系統可掃描成形臺1自成形內基臺1-1至最外部成形外基臺1-2的整體范圍，當加工圓環形薄壁零件的形狀尺寸在成形內基臺1-1區域范圍內時，加工之前，供粉臺4與供粉內基臺4-1相對應設置的液壓缸驅動供粉內基臺4-1下降加裝粉末，加工開始后，供粉內基臺4-1區域上升供粉，成形內基臺1-1在其對應設置的液壓缸的驅動下下降一個層厚，刮刀7移動，將供粉內基臺4-1區域的粉末鋪展到成形內基臺1-1的區域內，激光振鏡8系統選擇性照射燒結粉末，燒結完一層之后，刮刀7復位，繼續刮粉，如此反復，成形薄壁件實體；當加工薄壁零件的形狀尺寸在成形臺1的一個成形外基臺1-2區域范圍內時，加工之前供粉臺4與成形外基臺1-2區域位置相對應的供粉外基臺4-2下降加裝粉末，加工開始后，已下降的供粉外基臺4-2區域上升供粉，成形外基臺1-2同步下降一個層厚，刮刀7移動，將供粉外基臺4-2區域的粉末鋪展到成形外基臺1-2的下降區域內，激光振鏡8系統選擇性照射燒結粉末，燒結完一層之后，刮刀7復位，繼續刮粉，如此反復，成形薄壁件實體。同理，其余成形外基臺1-2、以及成形外基臺1-2與相鄰成形外基臺1-2或/和成形內基臺1-1區域成形工件的原理與上述相同。

通過本發明的分區升降成形式選擇性激光熔化工作臺可根據待成形薄壁零件的尺寸，分區域升降供粉臺4、分區域升降成形臺1，以形成適用不同尺寸大小的待成形零件3，大大減少了粉末的需求量，并提高了粉末使用效率。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。