電子束熔融及切削復合3d打印設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及3D打印設備的技術領域，尤其涉及電子束熔融及切削復合3D打印設備。
【背景技術】
[0002]金屬熔融3D打印技術(Selective Laser Melting，SLM)是利用高亮度激光直接熔化金屬粉末材料，無需粘結劑，由3D模型直接成型出與鑄件性能相當的任意復雜結構零件。
[0003]金屬熔融3D打印技術雖然可以成型出達到鑄造強度級別的零件，但是成型出的零件的形狀誤差大、表面光潔度不高，這樣，成型后的零件則需要采用傳統的機械加工方式對此進行二次加工，才能得到航空制造工業所要求的形狀及表面精度。
[0004]現有技術中，采用電子束熔融及切削復合3D打印技術，將金屬熔融以及切削加工復合在一起，電子束熔融及切削復合3D打印技術利用大功率電子束槍在真空腔內直接熔融金屬粉末材料，無需粘結劑，由3D模型直接成型出與鍛件性能相當的任意復雜結構零件，并且，同時邊打印邊切削，使最終成型出的零件面形精度可以直接滿足使用要求。
[0005]但是，由于電子束槍必須在真空環境下使用，且成型過程中產生高溫，這樣，則對真空環境中的切削方式造成較大的限制，首先，電子束槍熔融金屬粉末時產生的高溫會對真空腔體內的其他部件產生熱影響；其次，由于真空腔體內的溫度變化，會對切削過程中的結構零件產生應力變形。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供電子束熔融及切削復合3D打印設備，旨在解決現有技術中，電子束槍在熔融金屬粉末時，在真空腔體內產生高溫，對真空腔體其它部件造成熱影響以及對切削加工的結構零件產生應力變形的問題。
[0007]本實用新型是這樣實現的，電子束熔融及切削復合3D打印設備，包括箱體以及電子束槍，所述箱體內具有呈真空狀態的腔體，所述腔體內設有切削結構、第一 Y向導軌以及活動連接于所述第一 Y向導軌且沿著第一 Y向導軌移動的Y向移動臺，所述電子束槍設于所述箱體外，其具有用于射出電子束的出射頭，所述出射頭形成在所述腔體內；所述Y向移動臺上設有相對于所述Y向移動臺上下移動的Z向移動臺，所述Z向移動臺上設有用于在所述Z向移動臺上鋪設金屬粉末的鋪粉結構；所述切削結構位于所述電子束槍的出射頭的側邊，其具有用于對金屬粉末熔融形成的結構零件進行切削加工的切削頭；所述出射頭與所述Z向移動臺之間設有屏蔽罩，所述屏蔽罩呈上小下大狀，所述屏蔽罩的內部具有貫穿所述屏蔽罩上下端的通腔，所述電子束槍的出射頭插設在所述屏蔽罩的上端開口，所述屏蔽罩的下端開口與所述Z向移動臺對齊布置。
[0008]進一步地，所述Y向移動臺的周邊設有朝上延伸布置的環形壁，所述環形壁的上端形成有開口區域，所述環形壁的開口區域與所述屏蔽罩的下端開口對齊布置。
[0009]進一步地，所述屏蔽罩的下端抵接在環形壁的上端。
[0010]進一步地，所述Y向移動臺設有驅動元件以及由所述驅動元件驅動上下移動的Z向桿，所述Z向桿與所述Z向移動臺連接。
[0011]進一步地，所述Y向移動臺上設有多個Z向定位桿，所述Z向定位桿活動穿設在Z向移動臺中。
[0012]進一步地，多個所述Z向定位桿環繞所述Z向桿的外周布置。
[0013]進一步地，所述Z向移動臺上設有兩個所述鋪粉結構，該兩個鋪粉結構相間隔平行布置。
[0014]進一步地，所述鋪粉結構包括設置在所述Z向移動臺上方且在所述Z向移動臺上水平移動的粉倉，所述粉倉的下端設有供金屬粉末漏出的漏粉孔條。
[0015]進一步地，所述切削結構包括所述切削頭以及用于驅動所述切削頭在空間移動的三軸移動結構。
[0016]進一步地，所述三軸移動結構包括Y向移動桿、X向移動塊以及Z向移動頭，所述腔體內設有第二 Y向導軌，所述第二 Y向導軌與所述第一 Y向導軌平行，且位于所述第一 Y向導軌的上方；所述Y向移動桿活動連接于所述第二 Y向導軌，所述Y向移動桿上設有沿所述X向延伸布置的X向導軌，所述X向移動塊活動連接于所述X向導軌，所述X向移動塊設有朝Z向延伸布置的Z向導軌，所述Z向移動頭活動連接于所述Z向導軌，所述切削頭連接于所述Z向移動頭。
[0017]與現有技術相比，本實用新型提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備，利用鋪粉結構在Z向移動臺上鋪設金屬粉末，形成金屬粉末層，利用電子束槍的出射頭射出電子束，對Z向移動臺上的金屬粉末層進行熔融加工，以形成結構零件，并且，隨著Y向移動臺的移動，將Z向移動臺移動至切削結構的下方，利用切削結構的切削頭在空間的移動，對Z向移動臺上結構零件進行切削加工，以使得加工的結構零件的表面精度等性能滿足使用要求；由于在電子束槍的出射頭與Z向移動臺之間形成有屏蔽，這樣，當電子束槍在發射電子束進行熔融加工時，其產生的高溫熱量被限制在屏蔽罩內，減少對腔體內其他部件的熱影響，并且，在利用切削頭進行切削加工時，保證切削加工的區域內溫度恒定，減少成型過程中，溫度變化對結構零件產生的應力變形。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備的立體示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備的部分立體示意圖；
[0020]圖3是本實用新型實施例提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備的部分立體示意圖；
[0021]圖4是本實用新型實施例提供的切削結構的立體示意圖；
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]以下結合具體實施例對本實用新型的實現進行詳細的描述。
[0024]參照圖1至圖4所示，為本實用新型提供的較佳實施例。
[0025]本實施例提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備包括箱體101、電子束槍103、切削結構、第一 Y向導軌106以及Y向移動臺116，其中，箱體101內具有呈真空狀態的腔體，此處的真空狀態指的是腔體的環境為I X KT1Pa-1XKT3Pa,并非呈絕對真空狀態；電子束槍103形成在箱體101外，且電子束槍103具有用于射出電子束的出射頭，該出射頭形成在箱體101的腔體內，且位于第一 Y向導軌106的上方，這樣，保證電子束槍103出射頭射出的電子束可以形成在腔體內；第一 Y向導軌106形成在腔體內，其呈橫向布置；Y向移動臺116活動連接在Y向導軌上，且可以沿著第一 Y向導軌106橫向移動；Υ向移動臺116上設有Z向移動臺107，該Z向移動臺107形成在Y向移動臺116上，且可以相對于Y向移動臺116，在縱向上下移動；切削結構位于第一 Y向導軌106的上方，且位于，且位于電子束槍103的出射頭的側邊；切削結構包括有在空間移動的切削頭114。
[0026]在箱體101的腔體內，還設有用于將金屬粉末鋪設在Z向移動臺107上的鋪粉結構，這樣，當鋪粉結構逐次在Z向移動臺107上鋪上金屬粉末，電子束槍103的出射頭則逐次射出電子束，對Z向移動臺107上的金屬粉末進行熔融加工。
[0027]電子束熔融及切削復合3D打印設備的基本運行過程如下:
[0028]I)、往鋪粉結構中裝入金屬粉末；
[0029]2)、抽真空，使得箱體101的腔體內的壓力大大要求的真空度；
[0030]3)、利用鋪粉結構在Z向移動臺107上進行鋪粉，金屬粉末在Z向移動臺107上形成金屬粉末層；
[0031]4)、利用電子束槍103發出電子束，對Z向移動臺107上的金屬粉末進行熔融加工；
[0032]5)、利用Y向移動臺116的移動，使得Z向移動臺107移動至切削結構的下方；
[0033]6)、利用切削頭114對縱向臺上形成的結構零件進行切削加工；
[0034]7)、Υ向移動臺116移動回電子束槍103出射頭的下方，并且，Z向移動臺107上已經切削加工好的結構零件也隨著移動；
[0035]8)、重復步驟4)至7)，直到整個結構零件打印并加工完成；
[0036]9)、將加工好的結構零件從箱體101的腔體內取出。
[0037]當電子束槍103發出電子束對Z向移動臺107上的金屬粉末進行熔融加工時，會產生高溫，為了避免該產生的高溫對周圍環境造成影響，本實施例中，電子束熔融及切削復合3D打印設備還包括屏蔽罩102，該屏蔽罩102呈上下下大狀，且內具有貫穿屏蔽罩102上下端的通腔，在屏蔽罩102的上端形成上端開口，在屏蔽罩102的下端形成下端開口 ；屏蔽罩102形成在電子束的出射頭與Z向移動臺107之間，電子束的出射頭插設在屏蔽罩102的上端開口中，屏蔽罩102的下端開口與Z向移動臺107正對布置。
[0038]上述提供的電子束熔融及切削復合3D打印設備中，利用鋪粉結構在Z向移動臺107上鋪設金屬粉末，形成金屬粉末層，利用電子束槍103的出射頭射出電子束，對Z向移動臺107上的金屬粉末層進行熔融加工，以形成結構零件，并且，隨著Y向移動臺116的移動，將Z向移動臺107移動至切削結構的下方，利用切削結構的切削頭114在空間的移動，對Z向移動臺107上結構零件進行切削加工，以使得加工的結構零件的表面精度