一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置的制作方法

    技术2025-03-13  49


    本申请属于激光选区熔化(又称激光粉末床熔融)增材制造,更具体地,涉及一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置。


    背景技术:

    1、激光选区熔化技术(selective laser melting,简称slm),又称激光粉末床熔融技术(laser powder bed fusion,简称lpbf),是目前发展最快、应用最广的金属零件增材制造技术。它根据金属零件的三维模型切片数据,采用振镜驱动高能量密度激光束,对提前铺置的金属粉末薄层实施选择性扫描,被激光扫描的金属粉末迅速升温熔化并快速凝固形成成形层,未被激光扫描的金属粉末依然保持原状。通过逐层重复上述“金属粉末薄层预铺→激光振镜扫描熔化成形”过程,slm技术无需设计专用模具和工装,就能够完成几乎任意复杂结构金属零件的高精度、高性能制造,因此已经在航空航天、能源等关键工业领域的高端装备制造中取得广泛应用。

    2、slm技术需要使用带有刮刀的铺粉装置实施金属粉末薄层的铺置。在铺粉过程中,刮刀必然会与金属粉末发生接触摩擦。在逐层累积成形时,若成形层存在表面起伏,则在该成形层上方继续铺置金属粉末薄层时,刮刀还可能与该成形层发生摩擦、碰撞。一旦刮刀由于摩擦、碰撞出现局部缺损,则会严重影响刮刀所铺金属粉末薄层的平整度,从而降低零件成形质量,甚至导致成形失败。

    3、在现有技术方案中,铺粉装置一般只有一个刮刀,出现上述损坏情况时,只能中断零件的增材制造过程才能进行刮刀的更换。现有技术方案中也出现了一些具有多个刮刀的铺粉装置,例如cn105172145a公开了一种多刀自动换刀式3d打印机铺粉刮刀装置,cn213593640u公开了一种多刮刀铺粉装置,这些铺粉装置在一个刮刀出现损坏时还可继续工作,无需中断制造过程。然而,这些铺粉装置均借助压刀条(压刀板)将刮刀固定在安装槽上,其需要设计与刮刀适配的压条,还需保证刮刀、压条、安装槽三者之间的装配精度,铺粉装置整体结构较为复杂,刮刀安装繁琐且安装精度低,影响铺粉质量。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的缺陷,本申请提供了一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,旨在解决现有铺粉装置结构复杂、刮刀安装繁琐的问题。

    2、为实现上述目的,本申请提供的一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,具体包括刮刀轴、至少两个刮刀和驱动机构,其中:

    3、所述刮刀轴的外表面沿其轴线方向开设有用于安装刮刀的t型槽;所述t型槽的数量与所述刮刀适应,且这些t型槽沿刮刀轴的周向均匀分布;

    4、所述刮刀的一端设计为t型,用于与所述t型槽装配,另一端则凸出所述刮刀轴的外表面用于铺粉;

    5、所述驱动机构与所述刮刀轴相连,用于驱动所述刮刀轴旋转。

    6、作为进一步优选的,所述刮刀轴的两端分别设置有转轴和从动轴,所述刮刀轴通过该转轴与所述驱动机构相连。

    7、作为进一步优选的,所述多刮刀铺粉装置还包括安装架,该安装架上开设有两个安装孔,所述转轴和从动轴分别通过滚动组件与对应的安装孔实现滚动配合。

    8、作为进一步优选的,所述滚动组件为滚珠轴承,其内外侧均设置有防尘毡圈。

    9、作为进一步优选的,所述多刮刀铺粉装置还包括转轴端盖和从动轴端盖,所述转轴端盖安装在安装架上,其开设有供转轴穿过的通孔,所述从动轴端盖同样安装在安装架上,且位于从动轴的外侧,用于封堵从动轴对应的安装孔。

    10、作为进一步优选的,所述安装架上还设置有落粉槽。

    11、作为进一步优选的,所述刮刀凸出刮刀轴的一端设计为圆弧形。

    12、作为进一步优选的,所述刮刀轴的两端还设置有压紧圈。

    13、作为进一步优选的,所述压紧圈为半圆形。

    14、作为进一步优选的,所述驱动机构包括伺服电机和动力传递机构,所述动力传递机构分别与所述伺服电机和刮刀轴相连。

    15、作为进一步优选的,各所述刮刀可单独工作,也可交替工作。

    16、总体而言,与现有技术相比,通过本申请所构思的以上技术方案主要具备以下的技术优点:

    17、1.本申请通过设计具有均匀分布的t型槽的刮刀轴,同时设计带t型端的刮刀,使得刮刀可直接装配在刮刀轴上,无需设计专门的压刀条,整体结构简单,刮刀安装方便。

    18、2.本申请通过将刮刀的一端设计为t型,另一端设计为圆弧形,一方面可以保证刮刀与刮刀轴的有效装配,另一方面可便于刮刀的外圆磨加工,保证各刮刀铺粉的一致性。

    19、3.本申请提出的多刮刀铺粉装置中的各刮刀可以根据实际情况,既可以单独工作,也可以交替工作,交替工作时可有效减少每个刮刀的总工作时间,以降低每个刮刀出现损坏的概率,进一步提升铺粉质量的稳定性。

    20、4.本申请通过刮刀轴的转动可以在激光选区熔化增材制造过程中在线更换刮刀,避免单刮刀技术方案中刮刀一旦损坏需中断加工的问题出现。

    21、5.本申请提出的多刮刀铺粉装置实现形式简单且易于拓展,不仅适用于落粉式双向铺粉,也适用于顶粉式双向铺粉,还可应用于落粉式或顶粉式的单向铺粉。



    技术特征:

    1.一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,包括刮刀轴(1)、至少两个刮刀(5)和驱动机构,其中:

    2.如权利要求1所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述刮刀轴(1)的两端分别设置有转轴(4)和从动轴(11),所述刮刀轴(1)通过该转轴(4)与所述驱动机构相连。

    3.如权利要求2所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述多刮刀铺粉装置还包括安装架,该安装架上开设有安装孔,所述转轴(4)和从动轴(11)分别通过滚动组件与对应的安装孔实现滚动配合。

    4.如权利要求3所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述滚动组件为滚珠轴承(8),其内外侧均设置有防尘毡圈。

    5.如权利要求3所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述多刮刀铺粉装置还包括转轴端盖(10)和从动轴端盖(13),所述转轴端盖(10)安装在安装架上,其开设有供转轴(4)穿过的通孔,所述从动轴端盖(13)同样安装在安装架上,且位于从动轴(11)的外侧,用于封堵从动轴(11)对应的安装孔。

    6.如权利要求3所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述安装架上还设置有落粉槽(17)。

    7.如权利要求1所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述刮刀(5)凸出刮刀轴(1)的一端设计为圆弧形。

    8.如权利要求1所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述刮刀轴(1)的两端还设置有压紧圈(12)。

    9.如权利要求1所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,所述驱动机构包括伺服电机(2)和动力传递机构,所述动力传递机构分别与所述伺服电机(2)和刮刀轴(1)相连。

    10.如权利要求1所述的用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其特征在于,各所述刮刀(5)交替工作或单独工作。


    技术总结
    本申请属于激光选区熔化增材制造技术领域,具体公开了一种用于激光选区熔化增材制造过程的多刮刀铺粉装置,其包括刮刀轴、至少两个刮刀和驱动机构,刮刀轴的外表面沿其轴线方向开设有用于安装刮刀的T型槽;T型槽的数量与刮刀适应,且这些T型槽沿刮刀轴的周向均匀分布;刮刀的一端设计为T型,用于与T型槽装配,另一端则凸出刮刀轴的外表面用于铺粉;驱动机构与刮刀轴相连,用于驱动刮刀轴旋转。本申请无需设计与刮刀适配的压条,整体结构简单,刮刀安装方便。

    技术研发人员:董林红,郑瀚
    受保护的技术使用者:武汉五迪增材有限公司
    技术研发日:20240307
    技术公布日:2024/10/24
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