電子束熔融及切削復(fù)合3d打印設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及3D打印設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電子束熔融及切削復(fù)合3D打印設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬熔融3D打印技術(shù)(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(jié)劑，由3D模型直接成型出與鑄件性能相當?shù)娜我鈴?fù)雜結(jié)構(gòu)零件。
[0003]金屬熔融3D打印技術(shù)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(tǒng)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(yè)所要求的形狀及表面精度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用電子束熔融及切削復(fù)合3D打印技術(shù)，將金屬熔融以及切削加工復(fù)合在一起，電子束熔融及切削復(fù)合3D打印技術(shù)利用大功率電子束槍在真空腔內(nèi)直接熔融金屬粉末材料，無需粘結(jié)劑，由3D模型直接成型出與鍛件性能相當?shù)娜我鈴?fù)雜結(jié)構(gòu)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(huán)境下使用，且成型過程中產(chǎn)生高溫，這樣，則對真空環(huán)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(chǎn)生的高溫會對真空腔體內(nèi)的其他部件產(chǎn)生熱影響；其次，由于真空腔體內(nèi)的溫度變化，會對切削過程中的結(jié)構(gòu)零件產(chǎn)生應(yīng)力變形。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供電子束熔融及切削復(fù)合3D打印設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，電子束槍在熔融金屬粉末時，在真空腔體內(nèi)產(chǎn)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(jié)構(gòu)零件產(chǎn)生應(yīng)力變形的問題。
[0007]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，電子束熔融及切削復(fù)合3D打印設(shè)備，包括箱體以及電子束槍，所述箱體內(nèi)具有呈真空狀態(tài)的腔體，所述腔體內(nèi)設(shè)有切削結(jié)構(gòu)、第一 Y向?qū)к壱约盎顒舆B接于所述第一 Y向?qū)к壡已刂谝?Y向?qū)к壱苿拥腨向移動臺，所述電子束槍設(shè)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(nèi)；所述Y向移動臺上設(shè)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(shè)有用于在所述Z向移動臺上鋪設(shè)金屬粉末的鋪粉結(jié)構(gòu)；所述切削結(jié)構(gòu)位于所述電子束槍的出射頭的側(cè)邊，其具有用于對金屬粉末熔融形成的結(jié)構(gòu)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(shè)有屏蔽罩，所述屏蔽罩呈上小下大狀，所述屏蔽罩的內(nèi)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(shè)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(shè)有朝上延伸布置的環(huán)形壁，所述環(huán)形壁的上端形成有開口區(qū)域，所述環(huán)形壁的開口區(qū)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(huán)形壁的上端。
[0010]進一步地，所述Y向移動臺設(shè)有驅(qū)動元件以及由所述驅(qū)動元件驅(qū)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(shè)有多個Z向定位桿，所述Z向定位桿活動穿設(shè)在Z向移動臺中。
[0012]進一步地，多個所述Z向定位桿環(huán)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(shè)有兩個所述鋪粉結(jié)構(gòu)，該兩個鋪粉結(jié)構(gòu)相間隔平行布置。
[0014]進一步地，所述鋪粉結(jié)構(gòu)包括設(shè)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(shè)有供金屬粉末漏出的漏粉孔條。
[0015]進一步地，所述切削結(jié)構(gòu)包括所述切削頭以及用于驅(qū)動所述切削頭在空間移動的三軸移動結(jié)構(gòu)。
[0016]進一步地，所述三軸移動結(jié)構(gòu)包括Y向移動桿、X向移動塊以及Z向移動頭，所述腔體內(nèi)設(shè)有第二 Y向?qū)к墸龅诙?Y向?qū)к壟c所述第一 Y向?qū)к壠叫?，且位于所述第?Y向?qū)к壍纳戏?；所述Y向移動桿活動連接于所述第二 Y向?qū)к墸鯵向移動桿上設(shè)有沿所述X向延伸布置的X向?qū)к?，所述X向移動塊活動連接于所述X向?qū)к?，所述X向移動塊設(shè)有朝Z向延伸布置的Z向?qū)к?，所述Z向移動頭活動連接于所述Z向?qū)к?，所述切削頭連接于所述Z向移動頭。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的電子束熔融及切削復(fù)合3D打印設(shè)備，利用鋪粉結(jié)構(gòu)在Z向移動臺上鋪設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的下方，利用切削結(jié)構(gòu)的切削頭在空間的移動，對Z向移動臺上結(jié)構(gòu)零件進行切削加工，以使得加工的結(jié)構(gòu)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(fā)射電子束進行熔融加工時，其產(chǎn)生的高溫熱量被限制在屏蔽罩內(nèi)，減少對腔體內(nèi)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(qū)域內(nèi)溫度恒定，減少成型過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)零件產(chǎn)生的應(yīng)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(fù)合3D打印設(shè)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(fù)合3D打印設(shè)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(fù)合3D打印設(shè)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(jié)構(gòu)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(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)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(jié)合具體實施例對本實用新型的實現(xiàn)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(fù)合3D打印設(shè)備包括箱體101、電子束槍103、切削結(jié)構(gòu)、第一 Y向?qū)к?06以及Y向移動臺116，其中，箱體101內(nèi)具有呈真空狀態(tài)的腔體，此處的真空狀態(tài)指的是腔體的環(huán)境為I X KT1Pa-1XKT3Pa,并非呈絕對真空狀態(tài)；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(nèi)，且位于第一 Y向?qū)к?06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(nèi)；第一 Y向?qū)к?06形成在腔體內(nèi)，其呈橫向布置；Y向移動臺116活動連接在Y向?qū)к壣?，且可以沿著第?Y向?qū)к?06橫向移動；Υ向移動臺116上設(shè)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(jié)構(gòu)位于第一 Y向?qū)к?06的上方，且位于，且位于電子束槍103的出射頭的側(cè)邊；切削結(jié)構(gòu)包括有在空間移動的切削頭114。
[0026]在箱體101的腔體內(nèi)，還設(shè)有用于將金屬粉末鋪設(shè)在Z向移動臺107上的鋪粉結(jié)構(gòu)，這樣，當鋪粉結(jié)構(gòu)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(fù)合3D打印設(shè)備的基本運行過程如下:
[0028]I)、往鋪粉結(jié)構(gòu)中裝入金屬粉末；
[0029]2)、抽真空，使得箱體101的腔體內(nèi)的壓力大大要求的真空度；
[0030]3)、利用鋪粉結(jié)構(gòu)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(fā)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(jié)構(gòu)的下方；
[0033]6)、利用切削頭114對縱向臺上形成的結(jié)構(gòu)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(jīng)切削加工好的結(jié)構(gòu)零件也隨著移動；
[0035]8)、重復(fù)步驟4)至7)，直到整個結(jié)構(gòu)零件打印并加工完成；
[0036]9)、將加工好的結(jié)構(gòu)零件從箱體101的腔體內(nèi)取出。
[0037]當電子束槍103發(fā)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(chǎn)生高溫，為了避免該產(chǎn)生的高溫對周圍環(huán)境造成影響，本實施例中，電子束熔融及切削復(fù)合3D打印設(shè)備還包括屏蔽罩102，該屏蔽罩102呈上下下大狀，且內(nèi)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(shè)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(fù)合3D打印設(shè)備中，利用鋪粉結(jié)構(gòu)在Z向移動臺107上鋪設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的下方，利用切削結(jié)構(gòu)的切削頭114在空間的移動，對Z向移動臺107上結(jié)構(gòu)零件進行切削加工，以使得加工的結(jié)構(gòu)零件的表面精度