一種電子束復(fù)合增材制造裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括：基座、送絲機(jī)構(gòu)及銑削頭。本發(fā)明將電子束熔絲成型和機(jī)械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機(jī)械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過(guò)復(fù)合機(jī)械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來(lái)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了零件從無(wú)到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過(guò)程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
【專利說(shuō)明】
一種電子束復(fù)合増材制造裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種電子束復(fù)合增材制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)。目前存在的金屬增材制造技術(shù)主要有兩種方法:一種是采用粉末熔融燒結(jié)，如激光選區(qū)熔敷(燒結(jié))，電子束選區(qū)熔化;另一種是采用金屬絲熔融堆疊，如電子束熔絲成型技術(shù)。
[0003]電子束熔絲成型技術(shù)成型速度快，工藝簡(jiǎn)單，較其他方式存在一定的優(yōu)勢(shì)。但是，該技術(shù)采用熔滴過(guò)渡或者直接將絲材(金屬絲)送入熔池，其中熔滴過(guò)渡或熔絲由于來(lái)不及熔化造成斷絲等，可能存在零件表面光潔度不足，尺寸精度存在誤差等缺陷，難以制造出精度較高的零件，僅能用于毛坯的制造。為解決這一問(wèn)題，傳統(tǒng)做法是將電子束熔絲成型技術(shù)成型的零件，再放入機(jī)床進(jìn)行二次加工以達(dá)到要求精度。但二次加工時(shí)，零件參考點(diǎn)由于坐標(biāo)變化無(wú)法精確定位、完全成型后部分面不能進(jìn)行加工以及薄壁結(jié)構(gòu)件加工時(shí)無(wú)支撐面造成變形等缺點(diǎn)，不能很好的進(jìn)行二次加工，無(wú)法得到高精度的零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要針對(duì)上述電子束熔絲成型技術(shù)難以制造出精度較高的零件、二次加工存在多種缺陷，也無(wú)法得到精度高零件的問(wèn)題，提供一種電子束復(fù)合增材制造裝置。
[0005]本發(fā)明提供的一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括:基座、送絲機(jī)構(gòu)及銑削頭;所述基座設(shè)置于所述工作腔內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺(tái)，所述加工平臺(tái)可多方向的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機(jī)構(gòu)以及銑削頭設(shè)置在所述加工平臺(tái)上方，所述送絲機(jī)構(gòu)將金屬絲送至所述加工平臺(tái)上方，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置對(duì)位于所述送絲機(jī)構(gòu)前端的金屬絲進(jìn)行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，所述銑削頭在近似形體需要機(jī)械加工時(shí)，對(duì)所述加工平臺(tái)傳送來(lái)的近似形體進(jìn)行銑削加工。
[0006]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述加工平臺(tái)以加工平臺(tái)平面為水平面，可進(jìn)行前后、左右及豎直上下移動(dòng)，還可進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。
[0007]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述加工平臺(tái)沿左右方向移動(dòng)到所述銑削頭定點(diǎn)位置，完成全方位銑削加工。
[0008]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述銑削頭設(shè)置在所述工作腔內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動(dòng)布置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸;所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述銑削刀具連接有由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸，所述連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸中。
[0009]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置還包括真空系統(tǒng);所述真空系統(tǒng)在需要抽真空時(shí)對(duì)所述工作腔抽真空。
[0010]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置還包括散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)用于對(duì)所述銑削頭通過(guò)循環(huán)的惰性氣體進(jìn)行散熱冷卻。
[0011]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述散熱系統(tǒng)包括保護(hù)氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng);所述保護(hù)氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng)連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，所述保護(hù)氣體管路為機(jī)械加工過(guò)程提供氣體保護(hù)環(huán)境，所述吹氣系統(tǒng)用于對(duì)銑削頭進(jìn)行散熱冷卻。
[0012]在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br>[0013]本發(fā)明電子束復(fù)合增材制造裝置，將電子束熔絲成型和機(jī)械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機(jī)械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過(guò)復(fù)合機(jī)械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來(lái)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了零件從無(wú)到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過(guò)程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
[0014]同時(shí)，真空系統(tǒng)的存在為獲得高質(zhì)量零件提供了條件，避免了所成型零部件內(nèi)部空洞無(wú)法消除的問(wèn)題。散熱系統(tǒng)的設(shè)置能夠及時(shí)為機(jī)械加工過(guò)程進(jìn)行散熱，進(jìn)一步的保證了高質(zhì)量零件的獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是一個(gè)實(shí)施例中電子束復(fù)合增材制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]圖1是一個(gè)實(shí)施例中的電子束復(fù)合增材制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該電子束復(fù)合增材制造裝置包括控制系統(tǒng)100、電子槍200和工作腔300，電子槍200下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括:基座400、送絲機(jī)構(gòu)500、銑削頭600、真空系統(tǒng)700以及散熱系統(tǒng)800?；?00設(shè)置于工作腔300內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺(tái)410，加工平臺(tái)410可多方向的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機(jī)構(gòu)500以及銑削頭600設(shè)置在加工平臺(tái)410上方。送絲機(jī)構(gòu)500將金屬絲送至加工平臺(tái)410上方。電子束發(fā)射/聚焦裝置對(duì)位于送絲機(jī)構(gòu)500前端的金屬絲進(jìn)行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體(待制造出的零件)。銑削頭600在近似形體需要機(jī)械加工時(shí)，對(duì)加工平臺(tái)410傳送來(lái)的近似形體進(jìn)行銑削加工。真空系統(tǒng)700在需要抽真空時(shí)對(duì)工作腔300抽真空。散熱系統(tǒng)800用于對(duì)銑削頭600通過(guò)循環(huán)的惰性氣體進(jìn)行散熱冷卻。
[0018]該實(shí)施例中，加工平臺(tái)410以加工平臺(tái)410平面為水平面，可進(jìn)行前后、左右及豎直上下移動(dòng)，可進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。即以加工平臺(tái)410平面為水平面構(gòu)建坐標(biāo)系，加工平臺(tái)410可沿X軸(左右)、Y軸(前后)及Z軸(豎直上下)移動(dòng)，還可進(jìn)行A軸(水平旋轉(zhuǎn))及C軸(豎直平面)旋轉(zhuǎn)。這樣就使得加工平臺(tái)410可調(diào)整至任意姿態(tài)、角度和傾斜度，便于金屬絲進(jìn)行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，也便于銑削加工。在近似形體需要機(jī)械加工時(shí)，加工平臺(tái)410沿X軸(左右)方向移動(dòng)到銑削頭600定點(diǎn)位置，通過(guò)傾斜、回轉(zhuǎn)、升降，完成全方位銑削加工。
[0019]銑削頭600設(shè)置在工作腔300內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動(dòng)布置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)。銑削刀具連接有由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸，連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸中。
[0020]真空系統(tǒng)700在電子束發(fā)射/聚焦裝置對(duì)金屬絲進(jìn)行熔融堆疊之前，開始工作使工作腔300內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓強(qiáng)，并且在近似形體機(jī)械加工之后對(duì)工作腔300再次進(jìn)行抽真空工作。這樣，真空系統(tǒng)700的存在為高質(zhì)量零件的獲得提供了條件，避免了所成型零部件的一些內(nèi)部空洞無(wú)法消除的問(wèn)題。
[0021]散熱系統(tǒng)800包括有保護(hù)氣體管路810和刀頭吹氣系統(tǒng)820，保護(hù)氣體管路810和刀頭吹氣系統(tǒng)820連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，分別用于為機(jī)械加工過(guò)程提供氣體保護(hù)環(huán)境以及對(duì)銑削頭600進(jìn)行散熱冷卻。進(jìn)一步的，惰性氣體可以為氬氣，氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w及其混合物，且持續(xù)充入。由于有散熱系統(tǒng)800提供循環(huán)的惰性氣體，為銑削頭600進(jìn)行散熱冷卻，帶走熱量，有利于近似形體的形成。
[0022]該電子束復(fù)合增材制造裝置，在需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，由加工平臺(tái)410按規(guī)劃路徑移動(dòng)到銑削頭600下方，旋轉(zhuǎn)傾斜待加工面到銑削頭600定點(diǎn)位置。由銑削頭600對(duì)近似形體進(jìn)行加工，從而將電子束熔絲成型和機(jī)械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機(jī)械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過(guò)復(fù)合機(jī)械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來(lái)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了零件從無(wú)到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過(guò)程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
[0023]同時(shí)，真空系統(tǒng)的存在為獲得高質(zhì)量零件提供了條件。散熱系統(tǒng)的設(shè)置能夠及時(shí)為機(jī)械加工頭進(jìn)行散熱，進(jìn)一步的保證了高質(zhì)量零件的獲得。
[0024]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，其特征在于，還包括:基座、送絲機(jī)構(gòu)及銑削頭;所述基座設(shè)置于所述工作腔內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺(tái)，所述加工平臺(tái)可多方向的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機(jī)構(gòu)以及銑削頭設(shè)置在所述加工平臺(tái)上方，所述送絲機(jī)構(gòu)將金屬絲送至所述加工平臺(tái)上方，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置對(duì)位于所述送絲機(jī)構(gòu)前端的金屬絲進(jìn)行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，所述銑削頭在近似形體需要機(jī)械加工時(shí)，對(duì)所述加工平臺(tái)傳送來(lái)的近似形體進(jìn)行銑削加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述加工平臺(tái)以加工平臺(tái)平面為水平面，可進(jìn)行前后、左右及豎直上下移動(dòng)，還可進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述加工平臺(tái)沿左右方向移動(dòng)到所述銑削頭定點(diǎn)位置，完成全方位銑削加工。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述銑削頭設(shè)置在所述工作腔內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動(dòng)布置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸;所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述銑削刀具連接有由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的連接軸，所述連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)穿設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括真空系統(tǒng);所述真空系統(tǒng)在需要抽真空時(shí)對(duì)所述工作腔抽真空。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)用于所述銑削頭通過(guò)循環(huán)的惰性氣體進(jìn)行散熱冷卻。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)包括保護(hù)氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng);所述保護(hù)氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng)連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，所述保護(hù)氣體管路為機(jī)械加工過(guò)程提供氣體保護(hù)環(huán)境，所述吹氣系統(tǒng)用于對(duì)銑削頭進(jìn)行散熱冷卻。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br>【文檔編號(hào)】B23P23/04GK105945578SQ201610325928
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】郭光耀
【申請(qǐng)人】西安智熔金屬打印系統(tǒng)有限公司