一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机制造技术

一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机，设置有预置铺粉式供粉机构和同步送粉式供粉机构两套可供控制器控制选择的供粉机构，两套供粉机构中均包括两组左右对称的供粉装置，分别与双头激光扫描箱中射出的左右两束激光束相配合。多光束激光发生装置中，左半反镜将光纤激光器生成的原始激光束分为两束，两束激光束分别由左右扫描头中的振镜控制移动并射向增材旋转圆底板上的指定位置，供粉机构与激光束相配合进行激光增材制造。增材工件承载装置中，随着增材制造的进行，蜗杆电机控制升降托板缓慢升降，使工件的增材加工面与扫描头之间保持稳定高度，配合增材制造，提高制造稳定性。底座板上还安装有控制器，可以控制增材机各个部件的运行。

A multi beam laser additive machine combining scraping and dusting

The utility model relates to a multi beam laser additive machine which combines powder scraping and powder spraying, and is provided with two sets of powder feeding mechanisms which are preset powder spreading type and synchronous powder feeding type, which can be controlled and selected by the controller. The two sets of powder feeding mechanisms include two groups of left and right symmetrical powder feeding devices, which are respectively matched with the left and right laser beams emitted from the double head laser scanning box. In the multi beam laser generating device, the left half mirror divides the original laser beam generated by the fiber laser into two beams. The two beams are respectively controlled by the galvanometer in the left and right scanning heads to move and shoot to the designated position on the rotating circular base plate of the additive. The powder feeding mechanism and the laser beam cooperate to manufacture the laser additive. In the additive workpiece bearing device, with the additive manufacturing, the worm motor controls the lifting bracket plate to rise and fall slowly, so as to maintain a stable height between the additive processing surface of the workpiece and the scanning head, and cooperate with the additive manufacturing to improve the manufacturing stability. A controller is also installed on the base plate, which can control the operation of various parts of the feeder.

【技术实现步骤摘要】
一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机
：激光增材制造领域。
技术介绍
：激光增材制造技术，俗称3D打印，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术，以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除一切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。
技术实现思路
：本技术的目的在于提供一种激光增材机，该增材机将刮板预置式激光熔覆与同步送粉式激光熔覆技术融于一体，并能提供两束甚至多束激光束同时进行增材制造，能够有效提高工作效率，一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机。本增材机主要包括：双头激光扫描支撑箱、光纤激光器、激光头、传输光缆、扫描头移动电机、移动丝杠、旋转电机、电动伸缩杆、电动伸缩管、送粉控制阀、万向连接球、喷头、刮板、进粉筒、进粉筒推料活塞、主筒体、主筒体支撑杆、升降托板、底座板、控制器、蜗轮电机、半反镜、反射镜。在本增材机中，粉料的供给有两种方式，包括预置铺粉式和同步送粉式，由控制器控制选择需要的供粉方式，预置铺粉式由刮板转动将粉料铺成薄层用于增材制造，同步喷粉式由喷头喷送粉料到指定工作位置，与左右激光扫描头相配合进行增材制造。多光束激光，由光纤激光器产生的一束激光经半反镜作用分成两束，这两束激光具有完全相同的性质与特性，可以确保加工产品的质量和多光束同步增材产品组织之间的一致性，并在此前提下缩短增材制造时间，提高制造效率。结构一、预置铺粉式供粉机构预置铺粉式供粉机构包括左右两组供粉机构，由左右两侧的刮板进粉控制阀、刮板进粉筒体、刮板进粉筒推料活塞、刮板进粉活塞的电动推杆、推杆电机、刮板，以及耐磨板、步进电机与行星轮系组成。增材粉料由两侧的刮板进粉控制阀控制进入并储存在刮板进粉筒体内待用，推杆电机启动，刮板进粉活塞的电动推杆推动活塞动作，将储存在刮板进粉筒体内的粉料推入主筒体中，刮板将送入主筒体的粉料刮送到工作位置，并将其在增材旋转圆底板上刮铺成均匀薄层，用于增材制造。左右刮板的转动由步进电机控制，经行星轮系传动，同时带动左右刮板工作，可以使左右两个刮板相互配合，二者互不干扰，且无遗漏地刮到主筒体底部所有区域。结构二、同步送粉式供粉机构同步送粉式供粉机构包括左右两组对称设置的供粉机构，由喷粉来粉管、喷粉控制阀、喷粉水平电动伸缩管、喷粉管万向连接球、喷粉垂直电动伸缩管与喷头、喷粉俯仰电动伸缩杆、电动推杆电机、喷粉水平转动电机组成。增材粉料从喷粉来粉管通过，由喷粉控制阀控制进入摆动伸缩式喷粉结构，并由喷头将粉料喷送到增材旋转圆底板上的指定位置，配合激光束进行增材制造。摆动伸缩式喷粉结构由喷粉水平电动伸缩管、喷粉管万向连接球、喷粉垂直电动伸缩管与喷头组成，并通过喷粉转动电机轴支撑板固接在主筒体上，水平电动伸缩管和垂直电动伸缩管为空心伸缩管制作而成，可使粉料通过。喷粉管喷头的动作，由喷粉水平转动电机控制水平方向的摆动，由喷粉水平电动伸缩管控制水平方向的移动，由喷粉垂直电动伸缩管控制垂直方向的移动，由喷粉俯仰电动伸缩杆配合喷粉管万向连接球控制垂直方向的转动。结构三、多光束激光发生装置多光束激光发生装置由光纤激光器、传输光缆、光纤激光头、电动伸缩杆、旋转电机、双头激光扫描支撑箱、左半反镜、右反射镜、左扫描头、右扫描头、左移动丝杠、右移动丝杠组成。由光纤激光器产生的激光束经传输光缆到达光纤激光头，光纤激光头将激光束射向左半反镜，左半反镜将该激光束分为两束，一束被反射产生的光束进入左扫描头，另一束被折射的激光束穿过左半反镜后射向右反射镜，然后进入右扫描头，左右扫描头将两束激光束射向增材旋转圆底板，与待加工粉料相配合，进行增材制造。激光束的微动由X、Y振镜控制动作。扫描头的运动，由旋转电机控制双头激光扫描支撑箱在水平方向的转动，进而影响安装在双头激光扫描支撑箱内的扫描头的摆动，由电动伸缩杆控制前后移动，由左右扫描头的移动电机控制左右扫描头在左右移动丝杠上进行左右方向的水平移动，并由导向光轴保证其运动为直线运动。多光束激光发生装置与由控制器控制选择的预置铺粉式供粉机构或同步送粉式供粉机构相配合，进而完成要求的激光增材制造工作。结构四、增材工件承载装置增材工件承载装置由主筒体、增材旋转圆底板、升降托板、电动伸缩杆、电动伸缩杆控制电机、蜗杆电机及蜗轮减速机体组成。当增材制造开始，蜗杆电机启动，通过蜗轮减速机体减速，带动升降托板和增材旋转圆底板转动，以配合增材制造。电动伸缩杆控制电机启动，控制电动伸缩杆伸缩升降，带动电动伸缩升降杆和升降托板，随着工件增材制造的需要而上下运动。配合完成增材制造。本专利核心内容：设置预置铺粉式供粉机构I、同步送粉式供粉机构II、多光束激光发生装置III及增材工件承载装置IV四个主要部分组成整体结构。预置铺粉式供粉机构包括左右两组供粉机构，粉料由刮板进粉控制阀控制进入并储存在刮板进粉筒体内待用，刮板进粉活塞将储存在刮板进粉筒体内的粉料推入主筒体中，刮板将送入主筒体的粉料刮送到工作位置，并将其在增材旋转圆底板上刮铺成均匀薄层，用于增材制造。左右两侧刮板的转动由步进电机控制行星轮系转动，从而带动左右刮板工作，可以使左右两个刮板相互配合，二者互不干扰，且无遗漏地刮到主筒体底部所有区域。同步送粉式供粉机构包括左右两组对称设置的供粉机构，粉料从喷粉来粉管通过，由喷粉控制阀控制进入由喷粉水平电动伸缩管、喷粉管万向连接球、喷粉垂直电动伸缩管与喷头构成的摆动伸缩式喷粉结构，并由喷头将其喷送到增材旋转圆底板上的指定位置，配合激光束进行增材制造。喷粉水平转动电机和喷粉水平电动伸缩管控制喷头在水平方向的移动，喷粉垂直电动伸缩管和喷粉俯仰电动伸缩杆配合喷粉管万向连接球控制垂直方向的移动。多光束激光发生装置中，光纤激光器产生的激光束由传输光缆传输到达光纤激光头，光纤激光头将激光束射向左半反镜，左半反镜和右反射镜保持在同一直线上，且分别与左右扫描头固接在一起，左半反镜将该激光束分为两束，分别射入左右扫描头，左右扫描头将两束激光束射向增材旋转圆底板上的待加工粉料，进行增材制造，激光束由X、Y振镜控制在小区域内进行微动，扫描头由旋转电机、移动电机及电动伸缩杆控制在水平方向移动或转动。预置铺粉式供粉机构和同步送粉式供粉机构选用，刮板和进粉筒推动活塞的运动，喷粉喷头的运动，控制阀的开关，扫描头的运动以及蜗杆电机的启停，各电动伸缩杆电动控制电机的启停等，均由控制器进行控制实行。工作过程：刮板预置式铺粉与同步喷粉两种方式相结合，经由控制器控制选择适合当前增材制造要求的送粉方式送粉。机器设置有刮板预铺粉装置、同步喷粉送粉装置、多光束激光发生装置及增材工件承载装置IV四个主要部分组成整体结构。刮板预铺粉装置中设置有左右两侧的刮板进粉控制阀、刮板进粉筒体、刮板进粉筒推料活塞、刮板进粉活塞的电动推杆、推杆电机、刮板，以及耐磨板、步进电机与行星轮系，粉料经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机，其特征是：设置预置铺粉式供粉机构I、同步送粉式供粉机构II、多光束激光发生装置III及增材工件承载装置IV四个主要部分组成整体结构，预置铺粉式供粉机构I中，设置有进粉控制阀，通过进粉筒壁孔连接到进粉筒体上，进粉筒体中有推料活塞，推料活塞与电动推杆相接，电动推杆通过支撑杆固定在底座板上，进粉筒体的上端与主筒体的底板相连，主筒体内，刮板固接在刮板转动支撑杆上，并与主筒体的底部耐磨板相接触，刮板转动支撑杆连接在行星轮杆上，行星轮杆通过轴承与行星轮转盘相接，底端与行星齿轮固接，行星轮与固定齿轮内啮合，行星轮转盘驱动齿轮通过联轴器与步进电机相接，与行星轮转盘形成外啮合，推力向心轴承的两面分别和主筒体、行星轮转盘接触，同步送粉式供粉机构II中，设置有左喷粉来粉管，通过喷粉控制阀与喷粉水平电动伸缩管相连，喷粉水平电动伸缩管的前端通过喷粉管万向连接球与喷粉垂直电动伸缩管与喷头相连，喷粉俯仰电动伸缩杆的两端分别连接在喷粉水平电动伸缩管和喷粉垂直电动伸缩管与喷头的中部位置，喷粉水平电动伸缩管安装在喷粉水平转动电机和喷粉转动电机轴上，喷粉转动电机轴由固接在主筒体上的喷粉转动电机轴支撑板支撑，多光束激光发生装置III中设置有光纤激光器，安装在底座板上，由传输光缆与光纤激光头相连，光纤激光头接在双头激光扫描支撑箱上，支撑箱通过电动伸缩杆与转动电机相连，转动电机通过支撑板固接在主筒体上，支撑箱内设置有左扫描头及与其固接的左半反镜，右扫描头及与其固接的右反射镜，光纤激光头与左半反镜、右反射镜处于同一条直线上，扫描头通过丝杠螺母安装在移动丝杠上，移动丝杠通过联轴器与安装在支撑箱上的扫描头移动电机相连，在移动丝杠两侧设置有导向光轴以确保丝杠上的左右扫描头不会发生偏斜，增材工件承载装置IV中，主筒体由三根主筒体支撑杆支撑在底座板上，增材旋转圆底板通过升降托板、电动伸缩升降杆和蜗轮旋转轴套安装在蜗轮减速机体上，蜗轮减速机体蜗杆电机组合安装在底座板上，底座板的前部位置安装有控制器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种刮粉与喷粉结合的多光束激光增材机，其特征是：设置预置铺粉式供粉机构I、同步送粉式供粉机构II、多光束激光发生装置III及增材工件承载装置IV四个主要部分组成整体结构，预置铺粉式供粉机构I中，设置有进粉控制阀，通过进粉筒壁孔连接到进粉筒体上，进粉筒体中有推料活塞，推料活塞与电动推杆相接，电动推杆通过支撑杆固定在底座板上，进粉筒体的上端与主筒体的底板相连，主筒体内，刮板固接在刮板转动支撑杆上，并与主筒体的底部耐磨板相接触，刮板转动支撑杆连接在行星轮杆上，行星轮杆通过轴承与行星轮转盘相接，底端与行星齿轮固接，行星轮与固定齿轮内啮合，行星轮转盘驱动齿轮通过联轴器与步进电机相接，与行星轮转盘形成外啮合，推力向心轴承的两面分别和主筒体、行星轮转盘接触，同步送粉式供粉机构II中，设置有左喷粉来粉管，通过喷粉控制阀与喷粉水平电动伸缩管相连，喷粉水平电动伸缩管的前端通过喷粉管万向连接球与喷粉垂直电动伸缩管与喷头相连，喷粉俯仰电动伸缩杆的两端分别连接在喷粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，杨广，王天泽，原旭晟，邵壮，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12