工作件加工設備以及工作件加工方法
【專利摘要】一種工作件加工設備及工作件加工方法，工作件加工設備包括工作平臺、噴射裝置、供料單元、主機及掃描裝置。工作平臺用于承載工作件。噴射裝置包括激光光源。供料單元用于提供建構材料且建構材料包括金屬粉末以及黏著體。當供料單元通過噴射裝置噴覆建構材料至工作件上的一加工位置，同時噴射裝置使激光光源提供一激光至加工位置，以成形建構材料并與工作件結合。掃描裝置掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料。將主機儲存的對應工作件的原始件模型資料與工作件模型資料進行比較，以產(chǎn)生加工資料，使主機依據(jù)加工資料來控制噴射裝置。
【專利說明】
工作件加工設備以及工作件加工方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種工作件加工設備，且特別涉及一種用于進行工作件加工的工作件加工設備與方法。
【背景技術】
[0002]隨著電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)技術的成熟，結合電腦數(shù)值控制(Computer Numerical Control，CNC)機械加工與三維計算機輔助設計(ComputerAided Design，CAD)等技術，積層制造技術將零件生產(chǎn)導入更高精密度與快速成型的領域。在現(xiàn)有的積層制造技術中，激光金屬積層制造技術是以金屬為積層制造基礎的核心，并采用聚焦激光能量熔合細微的金屬粉末，以形成精密的零件。從零件的機械特性、長時間的穩(wěn)定性、生產(chǎn)性等各方面來看，激光金屬積層制造技術適合應用于客制化小型量產(chǎn)制造，也是現(xiàn)今多種積層制造技術中最為蓬勃發(fā)展的一種。
[0003]然而，現(xiàn)有的積層制造技術仍舊缺乏對零件的缺陷或損毀進行加工的機制。更具體而言，以電子產(chǎn)品為例，當零件存在缺陷或發(fā)生損壞時，一般的處理方式是直接拆卸并更換此零件。然而，若此零件的造價較高，將提高維修成本，并造成材料的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種工作件加工設備，用于通過積層制造技術對工作件進行加工，例如修補缺陷，以重復零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。
[0005]本發(fā)明的一種工作件加工設備包括工作平臺、供料單元、噴射裝置、主機以及掃描裝置。工作平臺用于承載工作件。供料單元用于提供建構材料，且建構材料包括金屬粉末以及黏著體。噴射裝置設置于工作平臺上方，且噴射裝置包括激光光源。供料單元連接噴射裝置。當供料單元通過噴射裝置噴覆建構材料至工作件上的加工位置，同時噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構材料并與工作件結合。主機耦接工作平臺與噴射裝置，并用以控制噴射裝置相對于工作平臺移動，且主機包括資料庫，用以儲存對應工作件的原始件模型資料。掃描裝置耦接主機，用以掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料。主機用于接收工作件模型資料，并且比較原始件模型資料與工作件模型資料，以取得比較結果，并依據(jù)比較結果產(chǎn)生加工資料。主機用于依據(jù)加工資料控制噴射裝置，使噴射裝置移動至工作件上的加工位置。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述掃描裝置包括攝像元件，用以擷取工作件的影像，以產(chǎn)生工作件模型資料。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述比較結果包括三維計算機輔助設計(ComputerAided Design,CAD)圖檔。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道。供料單元通過供料管道以朝向噴射裝置的開口端提供建構材料。激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述噴射裝置還具有氣體管道，其連接噴射裝置的開口端，用以提供惰性氣體或是氮氣至加工位置。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述工作件加工設備還包括阻隔件，圍繞噴射裝置與加工位置，以形成惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構材料至加工位置。
[0013]本發(fā)明提供一種工作件加工方法，用于通過積層制造技術對工作件進行加工，以重復零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。
[0014]本發(fā)明的工作件加工方法，適用于工作件加工設備。工作件加工設備包括工作平臺、供料單元、噴射裝置、主機以及掃描裝置。供料單元提供建構材料。噴射裝置設置于工作平臺上方。噴射裝置包括激光光源。供料單元連接噴射裝置。主機耦接工作平臺與噴射裝置，并用以控制噴射裝置能夠相對于工作平臺移動。主機包括資料庫，用以儲存對應工作件的原始件模型資料。掃描裝置耦接主機。工作件加工方法包括:承載工作件于工作平臺；通過掃描裝置掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料;主機接收工作件模型資料，并比較原始件模型資料與工作件模型資料，以取得比較結果，并依據(jù)比較結果產(chǎn)生加工資料；以及，主機依據(jù)加工資料以控制噴射裝置，使噴射裝置移動至對應加工資料的工作件上的加工位置。供料單元通過噴射裝置噴覆建構材料至工作件上的加工位置，同時噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構材料并與工作件結合，其中建構材料包括金屬粉末以及黏著體。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，上述比較原始件模型資料與工作件模型資料的方法包括通過主機對原始件模型資料與工作件模型資料進行減法運算，以建立三維計算機輔助設計圖檔。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，上述依據(jù)比較結果產(chǎn)生加工資料的方法包括:將三維計算機輔助設計圖檔轉換為適用于電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing ,CAM)的點矩陣檔；依據(jù)點矩陣檔來規(guī)劃加工路徑；以及，將加工路徑轉換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)數(shù)值控制資料來控制噴射裝置相對于工作件的移動。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，上述供料單元通過噴射裝置噴覆建構材料至工作件上的加工位置，同時噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置的方法包括:供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道，其中供料單元通過供料管道并朝向噴射裝置的開口端提供建構材料，且激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，上述工作件加工方法還包括提供惰性氣體或是氮氣至加工位置。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，上述工作件加工方法還包括使加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。
[0020]在本發(fā)明的一實施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以同時或依序提供不同的建構材料至加工位置。
[0021]本發(fā)明另提供一種工作件加工設備，用于通過積層制造技術在工作平臺上直接形成完整的工作件，不須間接形成于上述工作件上，可提供高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0022]本發(fā)明的工作件加工設備，包括工作平臺、供料單元以及噴射裝置。供料單元用于提供建構材料，且建構材料包括金屬粉末以及黏著體。噴射裝置設置于工作平臺上方。噴射裝置激光光源。供料單元連接噴射裝置。當供料單元通過噴射裝置噴覆建構材料至工作平臺上的加工位置，同時噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構材料。
[0023]在本發(fā)明的一實施例中，上述工作件加工設備還包括主機，耦接工作平臺與噴射裝置，并用以控制噴射裝置相對于工作平臺移動。主機包括資料庫，用以儲存零件模型資料，且主機用于依據(jù)零件模型資料來控制噴射裝置，使噴射裝置移動至工作平臺上的加工位置。
[0024]在本發(fā)明的一實施例中，供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道。供料單元通過供料管道并朝向噴射裝置的開口端提供建構材料。激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0025]在本發(fā)明的一實施例中，上述噴射裝置還具有氣體管道，其連接噴射裝置的開口端，用以提供惰性氣體或是氮氣至加工位置。
[0026]在本發(fā)明的一實施例中，上述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。
[0027]在本發(fā)明的一實施例中，上述工作件加工設備更包括阻隔件，圍繞噴射裝置與加工位置，以形成惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境。
[0028]在本發(fā)明的一實施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構材料至加工位置。
[0029]綜上所述，本發(fā)明提出的工作件加工設備與方法可通過積層制造技術來對工作件進行加工，例如修補缺陷，以重復零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。此外，本發(fā)明亦可選擇直接在工作平臺上以單一建構材料或是混合不同的建構材料來形成局部強化或整體的工作件，以實現(xiàn)高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0030]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0031]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的工作件加工設備；
[0032]圖2A是噴射裝置在工作件的加工位置上所進行的燒結反應的局部示意圖；
[0033]圖2B是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的噴射裝置與工作件的示意圖；
[0034]圖3是應用本實施例的工作件加工設備所進行的工作件加工方法的流程圖；
[0035]圖4是將對應于缺陷的三維計算機輔助設計圖檔轉換為加工資料的流程；
[0036]圖5是應用本實施例的工作件加工設備完成工作件加工后的示意圖；
[0037]圖6是依照本發(fā)明另一實施例的工作件加工設備；
[0038]圖7A?7C是依照本發(fā)明不同實施例的工作件加工設備；
[0039]圖8A是依據(jù)本發(fā)明一實施例的噴射裝置與工作平臺的局部示意圖；
[0040]圖SB是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的噴射裝置與工作平臺的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0041]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的工作件加工設備100，其包括工作平臺110、噴射裝置120、供料單元130、主機140以及掃描裝置160等。在本實施例中，例如是應用電腦數(shù)值控制(CNC)機械加工技術來實現(xiàn)工作平臺110、噴射裝置120以及主機140之間的半自動或自動化操作。更具體而言，主機140例如是電腦主機或電腦數(shù)值控制(CNC)機械加工系統(tǒng)，其耦接工作平臺110與噴射裝置120，以傳輸控制訊號至工作平臺110與噴射裝置120，控制噴射裝置120相對于工作平臺110在X-Y-Z三維軸向上移動。
[0042]工作平臺110用于承載工作件210，其例如是結構上具有缺陷212或局部損壞的零件。噴射裝置120設置于工作平臺110上方，且噴射裝置120包括激光光源122。
[0043]本實施例的工作件加工設備100例如是利用金屬積層制造技術搭配激光燒結技術來對工作件210進行加工。供料單元130連接噴射裝置120，并且用于提供建構材料150。本實施例的建構材料150例如是包含有金屬粉末與黏著體的混合物。在此，使用的金屬粉末例如是鋁、鈦或其他適用的材料。本實施例可以選擇與工作件210相同的金屬材料，或是強度更高，或是可滿足其他使用需求的材料。黏著體例如是樹脂或其他適用的高分子聚合物等。此夕卜，供料單元130用于通過噴射裝置120噴覆建構材料150至工作件210上的加工位置212(即前述的缺陷212)，同時，激光光源122可提供激光L至加工位置212，以成形建構材料150并與工作件210結合。實際上，本實施例可采用適用于金屬積層制造技術的各種積層材料與激光燒結技術的反應光源，于此不逐一贅述。
[0044]圖2A是噴射裝置120在工作件210的加工位置212上所進行的燒結反應的局部示意圖。如圖2A所示，供料單元130包括配置于噴射裝置120內(nèi)且連接噴射裝置120的開口端120a的供料管道132。激光光源122配置于噴射裝置120內(nèi)，并且朝向噴射裝置120的開口端120a發(fā)射激光L。在噴射裝置120沿著燒結方向D相對于工作平臺110移動的過程中，供料單元130通過供料管道132以朝向噴射裝置120的開口端120a提供建構材料150，同時噴射裝置120使激光光源122朝向噴射裝置120的開口端120a發(fā)射激光L。聚焦于加工位置212的激光L會將建構材料150加熱至高溫熔融狀態(tài)。此時，建構材料150內(nèi)含的黏著體會因高溫揮發(fā)，而留下熔融狀態(tài)的金屬粉末所形成的熔化池270。其后，隨著噴射裝置120的來回移動，在移動路徑后方的熔融狀態(tài)的金屬粉末會逐漸冷卻、固化，而依序形成對應相疊的至少一金屬層222?228。
[0045]另外，在圖2A所示的噴射裝置120內(nèi)可另外設置氣體管道126，其連接噴射裝置120的開口端120a，用以提供惰性氣體(或是氮氣)190至加工位置212，使得加工位置212位于惰性氣體環(huán)境(或是氮氣環(huán)境)192中。此處的惰性氣體(Inert Gas)例如是氬氣(Ar)、氦氣(He)或其他適用的惰性氣體，亦或是氮氣，以避免加工位置212的建構材料150因熱產(chǎn)生氧化或加工過程中材料噴濺等問題。
[0046]當然，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以選擇不在噴射裝置120中設置氣體管道126，而改以獨立的氣體噴頭(未繪示)來提供惰性氣體，或是將工作件加工設備100設置于具有惰性氣體的環(huán)境中，來提供類似的惰性氣體環(huán)境。
[0047]圖2B是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的噴射裝置120與工作件210的示意圖。本實施例與圖2A的實施例類似，主要差異為:在噴射裝置120外圍設置阻隔件195，使其圍繞噴射裝置120與加工位置210。阻隔件195內(nèi)可以提供惰性氣體或是氮氣，以形成惰性氣體環(huán)境(或是氮氣環(huán)境)192。相關元件可參考圖2A的實施例的說明，于此不再贅述。
[0048]基于前述的反應機制，本實施例的工作件加工設備100可實現(xiàn)對工作件210的加工。圖3是應用本實施例的工作件加工設備100所進行的工作件加工方法的流程圖。請同時參考圖1與3，主機140包括一資料庫142，用以儲存對應工作件210的原始件模型資料180。在此，原始件模型資料180所指為完整無損的零件模型資料。此外，掃描裝置160可選擇性地配置于工作平臺110上。
[0049]首先，承載工作件210于工作平臺110(步驟S310)。當工作件210被放置于工作平臺110上之后，掃描裝置160用以掃描工作件210的一外觀，以建立工作件模型資料280(步驟S320)，并將工作件模型資料280傳送至主機140。在本實施例中，工作件模型資料280所指為包含缺陷(對應于缺陷212)的零件模型資料。本實施例的掃描裝置160例如是具有電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)的攝像元件、3D掃描儀或影像辨識元件，其同樣可整合于電腦數(shù)值控制(CNC)機械加工系統(tǒng)，而通過例如三維模型掃描的方式來擷取工作件的影像，以建立工作件模型資料280。
[0050]接著，如步驟S330所示，主機140接收工作件模型資料280，并比較原始件模型資料180與工作件模型資料280，以取得比較結果，并依據(jù)比較結果產(chǎn)生加工資料。在此步驟中，例如是通過主機140對原始件模型資料180與工作件模型資料280進行減法運算，以建立對應于缺陷的三維計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD)圖檔290。
[0051]接著，更可進行如圖4所示的步驟來將對應于缺陷的三維計算機輔助設計圖檔290轉換為加工資料。首先，如步驟S332所示，將三維計算機輔助設計圖檔290轉換為適用于電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)的點矩陣檔。接著，如步驟S334所示，依據(jù)點矩陣檔來規(guī)劃加工路徑。之后，再如步驟S336所示，將加工路徑轉換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)數(shù)值控制資料來控制噴射裝置120相對于工作件210的移動。
[0052]在將對應于缺陷的三維計算機輔助設計圖檔290轉換為加工資料之后，可如圖3的步驟S340所示，主機140依據(jù)加工資料(即步驟S326所獲得的數(shù)值控制資料)來控制噴射裝置120，使噴射裝置120移動至對應加工資料的工作件210上的加工位置212。供料單元130通過噴射裝置120噴覆建構材料150至工作件210上的加工位置212，同時噴射裝置120使激光光源122提供激光L至加工位置212，以成形建構材料150并與工作件210結合，其中建構材料150如前述包括金屬粉末以及黏著體。
[0053]最終，如圖5所示，噴射裝置120應用前述的積層制造技術在工作件210的缺陷212內(nèi)形成填滿缺陷212的加工結構214，使工作件210回復到完整無缺陷的狀態(tài)(即回復到完整無缺陷的工作件210的工作件模型資料與原始件模型資料180是完全相同)，而使得回復到完整無缺陷的工作件210可以再次被使用。
[0054]在前述實施例中，建構材料150并不限于僅包含單一種類的金屬粉末。換言之，建構材料150可能包含兩種以上的金屬粉末。此外，本發(fā)明也可以選擇以不同的管道來提供不同種類的建構材料150，來滿足可能的制作需求。
[0055]具體而言，圖6是依照本發(fā)明另一實施例的工作件加工設備600。如圖6所示，工作件加工設備600與前述實施例的工作件加工設備100的差異包括:供料單元包括配置于噴射裝置620內(nèi)且連接噴射裝置620的開口端620a的第一供料單元632以及同樣配置于噴射裝置620內(nèi)且連接噴射裝置620的開口端620a的第二供料單元634，第一供料單元632以及第二供料單元634通過第一供料管道632a與第二供料管道634a分別噴覆第一建構材料652與第二建構材料654至加工位置612(即工作件610的缺陷612)，同時噴射裝置620使激光光源622朝向開口端620a發(fā)射激光L，以固化位于加工位置612的第一建構材料652及/或第二建構材料654，其中激光光源622配置于噴射裝置620內(nèi)。在本實施例中，主機640可以控制噴射裝置620進而決定使第一供料單元632以及第二供料單元634同時或依序提供第一建構材料652與第二建構材料654至加工位置612。換言之，本實施例可以依據(jù)需求在加工位置612上形成由單一建構材料構成的結構，或是兩種以上的建構材料所構成的結構。
[0056]另一方面，本發(fā)明所提出的工作件加工設備并不限于對工作件上的缺陷進行加工。舉例而言，本發(fā)明所提出的工作件加工設備也可直接在工作平臺上進行積層制造，以直接形成所需的工作件或結構件。
[0057]圖7A是依照本發(fā)明又一實施例的工作件加工設備700。本實施例的工作件加工設備700與前述實施例的工作件加工設備600的主要差異在于省略了進行缺陷加工所需的掃描裝置。主機770耦接工作平臺710與噴射裝置720，并用以控制噴射裝置720相對于工作平臺710移動。主機770包括資料庫772，用以儲存對應工作件760的零件模型資料780，且主機770用于依據(jù)零件模型資料780來控制噴射裝置720在加工位置742上進行積層制造。在此，主機770、工作平臺710與噴射裝置720之間的作動可參考圖3、4所示的電腦數(shù)值控制方法，于此不再贅述。
[0058]又如圖7A所示，本實施例的噴射裝置720例如是設置于工作平臺710上方，其包括激光光源722配置于噴射裝置720內(nèi)，并且朝向噴射裝置720的開口端720a發(fā)射激光L。第一供料單元732以及第二供料單元734分別連接噴射裝置720的開口端720a的第一供料管道732a以及第二供料管道734a，以通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a朝向噴射裝置720的開口端720a提供不同的第一建構材料752以及第二建構材料754，同時噴射裝置720使激光光源722提供激光L至工作平臺710上的加工位置742，燒結第一建構材料752及/或第二建構材料754。所述第一建構材料752或第二建構材料754可為包含有金屬粉末與黏著體的混合物。在此，使用的金屬粉末例如是鋁、鈦或其他適用的材料。黏著體例如是樹脂或其他適用的高分子聚合物等。
[0059]在本實施例中，主機770可以控制噴射裝置720進而決定使第一供料單元732以及第二供料單元734同時或依序提供第一建構材料752與第二建構材料754至加工位置742。如圖7A所示即為先在工作平臺710上提供第一建構材料752，同時噴射裝置720使激光光源722提供激光L至工作平臺710上的加工位置742，以形成第一結構體762之后，再于第一結構體762上提供第二建構材料754，同時噴射裝置720使激光光源722提供激光L至第一結構體762上的加工位置，而于第一結構體762上形成第二結構體764，最終形成所需的工作件760。通過此方式，可以在工作件760的不同部位形成不同強度的結構體。
[0060]圖7B是依照本發(fā)明又一實施例的工作件加工設備700的另一種制作方式。本實施例與前述實施例的差異在于:本實施例的主機770控制噴射裝置720進而決定使第一供料單元732以及第二供料單元734通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a同時提供第一建構材料752與第二建構材料754至工作平臺710上的加工位置742。因此，所形成的工作件760即混合了第一建構材料752與第二建構材料754。
[0061]然于其他實施例中，第一建構材料752以及第二建構材料754亦可為相同混合物，用以形成所需的工作件760。更具體而言，圖7C是依照本發(fā)明又一實施例的工作件加工設備700。本實施例與前述實施例的差異在于:本實施例的第一供料單元732以及第二供料單元734通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a提供相同的建構材料750至加工位置742。因此，所形成的工作件760是由單一建構材料750所形成。當然，本實施例也可以選擇由單一個供料單元來提供相同的建構材料750至第一供料管道732a以及第二供料管道734a。
[0062]另外，圖8A是依據(jù)本發(fā)明一實施例的噴射裝置720與工作平臺710的局部示意圖。相關元件可參考圖7A的實施例的說明，于此不再贅述。本實施例如圖8A所示在噴射裝置720內(nèi)設置氣體管道728，其連接噴射裝置720的開口端720a，用以提供惰性氣體(或是氮氣(N2))790至加工位置742，使得加工位置742位于惰性氣體環(huán)境792中。此處的惰性氣體(Inert Gas)例如是氬氣(Ar)、氦氣(He)或其他適用的惰性氣體，亦或是氮氣(N2)，以避免加工位置742的第一建構材料752或第二建構材料754因熱產(chǎn)生氧化或加工過程中材料噴濺等問題。當然，本實施例也可以選擇不在噴射裝置720中設置氣體管道728，而改以獨立的氣體噴頭(未繪示)來提供惰性氣體或是氮氣，或是將工作件加工設備700設置于具有惰性氣體或是氮氣的腔室中，來提供類似的惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境。
[0063]圖8B是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的噴射裝置720與工作平臺710的局部示意圖。本實施例與圖8A的實施例類似，主要差異為:在噴射裝置720外圍設置阻隔件795，使其圍繞噴射裝置720與工作件760。阻隔件795內(nèi)可以提供惰性氣體(或是氮氣)，以形成惰性氣體環(huán)境(或是氮氣環(huán)境)792。相關元件可參考圖7A的實施例的說明，于此不再贅述。
[0064]綜上所述，本發(fā)明提出的工作件加工設備與方法可通過積層制造技術來對工作件進行加工，例如修補缺陷，以重復零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。此外，本發(fā)明亦可選擇直接在工作平臺上以單一建構材料或是混合不同的建構材料來形成局部強化或整體的工作件，以實現(xiàn)高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0065]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
【主權項】
1.一種工作件加工設備，其特征在于，包括: 工作平臺，用于承載工作件； 供料單元，用于提供建構材料，所述建構材料包括金屬粉末以及黏著體； 噴射裝置，設置于所述工作平臺上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，當所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構材料至所述工作件上的加工位置，同時所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構材料并與所述工作件結合； 主機，耦接所述工作平臺與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺移動，且所述主機包括資料庫，用以儲存對應所述工作件的原始件模型資料;以及 掃描裝置，耦接所述主機，所述掃描裝置用以掃描所述工作件的外觀，以建立工作件模型資料，其中所述主機用于接收所述工作件模型資料，并且比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料，以取得比較結果，并依據(jù)所述比較結果產(chǎn)生加工資料，且所述主機用于依據(jù)所述加工資料控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動至所述工作件上的所述加工位置。2.根據(jù)權利要求1所述的工作件加工設備，其特征在于，所述掃描裝置包括攝像元件，用以擷取所述工作件的影像，以產(chǎn)生所述工作件模型資料。3.根據(jù)權利要求1所述的工作件加工設備，其特征在于，所述比較結果包括三維計算機輔助設計圖檔。4.根據(jù)權利要求1所述的工作件加工設備，其特征在于，所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道以朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。5.根據(jù)權利要求4所述的工作件加工設備，其特征在于，所述噴射裝置還具有氣體管道，所述氣體管道連接所述噴射裝置的所述開口端，用以提供惰性氣體或是氮氣至所述加工位置。6.根據(jù)權利要求1所述的工作件加工設備，其特征在于，所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。7.根據(jù)權利要求6所述的工作件加工設備，其特征在于，所述工作件加工設備還包括阻隔件，所述阻隔件圍繞所述噴射裝置與所述加工位置，以形成所述惰性氣體環(huán)境或是所述氮氣環(huán)境。8.根據(jù)權利要求1所述的工作件加工設備，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構材料至所述加工位置。9.一種工作件加工方法，適用于工作件加工設備，所述工作件加工設備包括工作平臺、供料單元、噴射裝置、主機以及掃描裝置，所述供料單元提供建構材料，所述噴射裝置設置于所述工作平臺上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，所述主機耦接所述工作平臺與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺移動，且所述主機包括資料庫，用以儲存對應工作件的原始件模型資料，以及所述掃描裝置耦接所述主機，其特征在于，所述工作件加工方法包括: 承載所述工作件于所述工作平臺； 通過所述掃描裝置掃描所述工作件的外觀，以建立工作件模型資料； 所述主機接收所述工作件模型資料，并比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料，以取得比較結果，并依據(jù)所述比較結果產(chǎn)生加工資料;以及 所述主機依據(jù)所述加工資料以控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動至對應所述加工資料的所述工作件上的所述加工位置，所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構材料至所述工作件上的所述加工位置，同時所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構材料并與所述工作件結合，其中所述建構材料包括金屬粉末以及黏著體。10.根據(jù)權利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料的方法包括通過所述主機對所述原始件模型資料與所述工作件模型資料進行減法運算，以建立三維計算機輔助設計圖檔。11.根據(jù)權利要求10所述的工作件加工方法，其特征在于，依據(jù)所述比較結果產(chǎn)生所述加工資料的方法包括: 將所述三維計算機輔助設計圖檔轉換為適用于電腦輔助制造的點矩陣檔； 依據(jù)所述點矩陣檔來規(guī)劃加工路徑；以及 將所述加工路徑轉換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)所述數(shù)值控制資料來控制所述噴射裝置相對于所述工作件的移動。12.根據(jù)權利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構材料至所述工作件上的所述加工位置，同時所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置的方法包括: 所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道并朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。13.根據(jù)權利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述工作件加工方法還包括提供惰性氣體或是氮氣至所述加工位置。14.根據(jù)權利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述工作件加工方法還包括使所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。15.根據(jù)權利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以同時或依序提供不同的建構材料至所述加工位置。16.一種工作件加工設備，其特征在于，包括: 工作平臺； 供料單元，用于提供建構材料，所述建構材料包括金屬粉末以及黏著體；以及 噴射裝置，設置于所述工作平臺上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，當所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構材料至所述工作平臺上的加工位置，同時所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構材料。17.根據(jù)權利要求16所述的工作件加工設備，其特征在于，所述工作件加工設備還包括主機，所述主機耦接所述工作平臺與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺移動，其中所述主機包括資料庫，用以儲存零件模型資料，且所述主機用于依據(jù)所述零件模型資料以控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動至所述工作平臺上的所述加工位置。18.根據(jù)權利要求16所述的工作件加工設備，其特征在于，所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道并朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。19.根據(jù)權利要求18所述的工作件加工設備，其特征在于，所述噴射裝置還具有氣體管道，所述氣體管道連接所述噴射裝置的所述開口端，用以提供惰性氣體或是氮氣至所述加工位置。20.根據(jù)權利要求16所述的工作件加工設備，其特征在于，所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮氣環(huán)境中。21.根據(jù)權利要求20所述的工作件加工設備，其特征在于，所述工作件加工設備還包括阻隔件，所述阻隔件圍繞所述噴射裝置與所述加工位置，以形成所述惰性氣體環(huán)境或是所述氮氣環(huán)境。22.根據(jù)權利要求16所述的工作件加工設備，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構材料至所述加工位置。
【文檔編號】B22F3/105GK106041070SQ201610195113
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月31日 公開號201610195113.0, CN 106041070 A, CN 106041070A, CN 201610195113, CN-A-106041070, CN106041070 A, CN106041070A, CN201610195113, CN201610195113.0
【發(fā)明人】郭俊良, 蘇致豪, 侯建旭, 路國明
【申請人】和碩聯(lián)合科技股份有限公司