一种极坐标同轴送粉式增材制造设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种极坐标同轴送粉式增材制造设备，属于增材制造领域。该极坐标同轴送粉式增材制造设备包括：直线运动机构与位于其下方的旋转平台机构；所述直线运动机构包括支撑梁和安装在支撑梁上的直线运动模组；在所述直线运动模组上安装有加工主轴，在加工主轴上安装有激光熔覆头；所述加工主轴能够沿X轴方向往复移动；所述旋转平台机构包括水平设置的底板、安装在底板上的升降运动机构；在所述升降运动机构上安装有升降平台，在所述升降平台上安装有旋转机构，在旋转机构上安装有旋转平台，在旋转平台上安装有加工基板；所述升降平台、旋转平台均水平设置。利用本实用新型专利技术能够高效打印旋转体、回转体，且降低加了工成本，提高了加工效率。

A kind of polar coordinate coaxial powder feeding additive manufacturing equipment

【技术实现步骤摘要】
一种极坐标同轴送粉式增材制造设备
本技术属于增材制造领域，具体涉及一种极坐标同轴送粉式增材制造设备。
技术介绍
増材制造技术经过几十年的发展，凭借其快速、灵活、低成本等优势在制造复杂结构零件方面相对于传统加工方式展现出了巨大优势。其具有制造周期短、高度自动化、材料消耗少等优点，很好地弥补了传统制造工艺的不足，使得这项技术得到了越来越广泛的应用。现有的同轴送粉式增材制造设备传动机构基本都是使用传统的三坐标机床的传动机构，即分别沿X、Y、Z三个方向的轴的直线导轨传动。激光成形过程中，当运动一条直线时，XY平面坐标能很好的满足需求，当需要运动一条圆弧形轨迹时，存在着致命的缺点，因为圆是用多边形近似取代的，而XY平面坐标是通过差值法来完成，即将一段圆弧分成很多段直线来模拟曲线，直线越短，多边形等分越多，圆越逼真。因此要想得到较为精确的零件，对设备的结构、装配与精度要求就很高。同时，用直线取代圆弧本身就存在轮廓的失真，尤其是薄壁零件且内圆和外圆的半径相差不大的情况下，几乎无法加工成形。此外，三坐标传动机构结构复杂，占用的空间大，在不同位置之间移动时，需要三个驱动单元依序移动，因此成形效率较低，尤其是对于成形旋转体。使用极坐标的运动机构，可以固定极径ρ，控制旋转角即可得到平滑的圆弧形轨迹，在实际应用中，使用极坐标系后，机械部件的运动量较少，相对而言运动加速度更小，速度更快，效率更高。此外同轴送粉式增材制造设备在加工钛等活泼金属零件时，通常需要在惰性气体密封的环境中进行。由于传统设备密封腔体需要将整个三坐标机床囊括其中，因此会导致需要进行气体置换的仓室空间很大，而实际成形区间却很小，不仅造成大量的惰性气体浪费，同时由于舱室过大，往往设备在成形加工前，需要进行数个小时的充气过程等待，从而使得加工效率低下，一旦加工过程中出现问题需要打开仓门，就会造成气氛破坏，再次加工需要重新经过数个小时充气过程。因此，传统设备操作无论从成本、效率还是环保节能等方面都存在着众多问题。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种极坐标同轴送粉式增材制造设备，提高加工效率并降低加工成本。本技术是通过以下技术方案实现的：一种极坐标同轴送粉式增材制造设备，包括直线运动机构与位于其下方的旋转平台机构；所述直线运动机构包括支撑梁和安装在支撑梁上的直线运动模组；在所述直线运动模组上安装有加工主轴，在加工主轴上安装有激光熔覆头；所述加工主轴能够沿X轴方向往复移动；所述旋转平台机构包括水平设置的底板、安装在底板上的升降运动机构；在所述升降运动机构上安装有升降平台，在所述升降平台上安装有旋转机构，在旋转机构上安装有旋转平台，在旋转平台上安装有加工基板；所述升降平台、旋转平台均水平设置。所述升降运动机构包括电机丝杠传动轴、螺纹轴套，所述电机丝杠传动轴与底板垂直设置，其底端安装在所述底板上；所述螺纹轴套设置在所述升降平台上；所述电机丝杠传动轴穿过所述螺纹轴套，并与螺纹轴套配合；当电机丝杠传动轴旋转时，升降平台能够上升或下降。优选地，在所述底板的两侧的中间位置处分别设置两个电机丝杠传动轴，在所述底板的四角位置处设置四根光轴，四根光轴与底板垂直设置，其底端固定在底板上；在所述升降平台的两侧的中间位置处分别设置两个螺纹轴套，在升降平台的四角位置处设置四个光轴轴套；两个电机丝杠传动轴分别穿过两个螺纹轴套，并与螺纹轴套配合；当电机丝杠传动轴旋转时，升降平台能够上升或下降；四个光轴分别穿过四个光轴轴套。所述旋转机构包括电机、轴承；所述旋转平台位于所述升降平台的上方，在所述升降平台上开有中心通孔，所述电机固定安装在所述升降平台的下端面上；所述电机的输出轴与旋转轴的下端连接，旋转轴的上端穿过升降平台的中心通孔后与旋转平台的下端面固定连接；在所述旋转平台与升降平台之间安装有轴承；所述轴承的固定部分与升降平台的上端面固定连接，所述轴承的旋转部分与旋转平台的下端面固定连接。在所述旋转平台上安装有多个定位销；在所述加工基板的下端面上开有多个定位销固定孔；所述定位销固定孔与所述定位销一一对应；当加工基板放在旋转平台上时，定位销的上端伸入到加工基板的下端面上的定位销固定孔。优选地，所述加工主轴为圆柱形结构，在其中间的外壁上开有与其同轴线的第二密封槽；优选地，在所述轴承的外部套装有圆形密封套；在所述圆形密封套的外壁的中间开有与其同轴线的第一密封槽。所述极坐标同轴送粉式增材制造设备进一步包括柔性密封小腔体；所述柔性密封小腔体从下至上依次包括同轴线设置的底部圆形活动卡箍、Z轴向折叠层、上部圆形平台；所述Z轴向折叠层为两端开口的圆筒状折叠结构，能够上下拉伸或压缩；所述Z轴向折叠层的上端面与上部圆形平台的下端面的边缘固定连接，下端面与底部圆形活动卡箍的上端面的边缘固定连接；在所述Z轴向折叠层上设有进风口和出风口；所述进风口与进气管路连接，在所述进气管路上设置有进气阀；所述出风口与出气管路连接，在所述出气管路上设置有出气阀。在所述底部圆形活动卡箍上开有中心通孔，在该中心通孔内装有与其同轴线的第一充气密封圈，第一充气密封圈具有充气口；在所述上部圆形平台上设有长方形开口，在所述长方形开口内设置有移动平台；在所述移动平台的两侧分别连接有X轴向折叠层；左侧的X轴向折叠层的一端与长方形开口的左侧边缘固定连接，另一端与移动平台的左侧边缘固定连接；右侧的X轴向折叠层的一端与长方形开口的右侧边缘固定连接，另一端与移动平台的右侧边缘固定连接；两个X轴向折叠层均能够沿X轴方向拉伸和压缩；在所述X轴向折叠层的与X轴平行的两条边、在所述移动平台的与X轴平行的两条边上均分别连接有柔性连接边，柔性连接边随X轴向折叠层一起拉伸和压缩；所述Z轴向折叠层和X轴向折叠层均采用耐高温材料制成。在所述移动平台上开有中心通孔，在所述移动平台的上方安装有顶部活动卡箍；所述顶部活动卡箍的下边缘与柔性连接圈的一端连接，柔性连接圈的另一端与移动平台的中心通孔的边沿连接；所述顶部活动卡箍与移动平台上的中心通孔同轴线设置；所述顶部活动卡箍的中心通孔内安装有第二充气密封圈，第二充气密封圈具有充气口。所述密封小腔体的出风口通过出气管路与除尘过滤装置的入口连接，所述密封小腔体的进风口通过进气管路与所述除尘过滤装置的出口连接；所述密封小腔体的进风口通过进气管路与惰性气体供气装置连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)本技术的一种极坐标同轴送粉式增材制造设备特别有利于高效打印旋转体、回转类模型，采用旋转平台与X轴向直线导轨模组的运动，实现复杂的曲线弧的绘制，具有打印速度快，打印出曲面尺寸精度高以及表面质量好等优点，能提高生产效率。2)本技术的一种柔性密封小腔体为独立装置，对于加工成形过程中需要惰性气体保护时可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：所述极坐标同轴送粉式增材制造设备包括：直线运动机构与位于其下方的旋转平台机构；/n所述直线运动机构包括支撑梁和安装在支撑梁上的直线运动模组；在所述直线运动模组上安装有加工主轴，在加工主轴上安装有激光熔覆头；所述加工主轴能够沿X轴方向往复移动；/n所述旋转平台机构包括水平设置的底板、安装在底板上的升降运动机构；在所述升降运动机构上安装有升降平台，在所述升降平台上安装有旋转机构，在旋转机构上安装有旋转平台，在旋转平台上安装有加工基板；/n所述升降平台、旋转平台均水平设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：所述极坐标同轴送粉式增材制造设备包括：直线运动机构与位于其下方的旋转平台机构；
所述直线运动机构包括支撑梁和安装在支撑梁上的直线运动模组；在所述直线运动模组上安装有加工主轴，在加工主轴上安装有激光熔覆头；所述加工主轴能够沿X轴方向往复移动；
所述旋转平台机构包括水平设置的底板、安装在底板上的升降运动机构；在所述升降运动机构上安装有升降平台，在所述升降平台上安装有旋转机构，在旋转机构上安装有旋转平台，在旋转平台上安装有加工基板；
所述升降平台、旋转平台均水平设置。


2.根据权利要求1所述的极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：所述升降运动机构包括电机丝杠传动轴、螺纹轴套，所述电机丝杠传动轴与底板垂直设置，其底端安装在所述底板上；所述螺纹轴套设置在所述升降平台上；所述电机丝杠传动轴穿过所述螺纹轴套，并与螺纹轴套配合；当电机丝杠传动轴旋转时，升降平台能够上升或下降。


3.根据权利要求2所述的极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：在所述底板的两侧的中间位置处分别设置两个电机丝杠传动轴，在所述底板的四角位置处设置四根光轴，四根光轴与底板垂直设置，其底端固定在底板上；
在所述升降平台的两侧的中间位置处分别设置两个螺纹轴套，在升降平台的四角位置处设置四个光轴轴套；
两个电机丝杠传动轴分别穿过两个螺纹轴套，并与螺纹轴套配合；
四个光轴分别穿过四个光轴轴套。


4.根据权利要求1所述的极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：所述旋转机构包括电机、轴承；所述旋转平台位于所述升降平台的上方，在所述升降平台上开有中心通孔，所述电机固定安装在所述升降平台的下端面上；
所述电机的输出轴与旋转轴的下端连接，旋转轴的上端穿过升降平台的中心通孔后与旋转平台的下端面固定连接；
在所述旋转平台与升降平台之间安装有轴承；所述轴承的固定部分与升降平台的上端面固定连接，所述轴承的旋转部分与旋转平台的下端面固定连接。


5.根据权利要求4项所述的极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：在所述旋转平台上安装有多个定位销；
在所述加工基板的下端面上开有多个定位销固定孔；所述定位销固定孔与所述定位销一一对应；
当加工基板放在旋转平台上时，定位销的上端伸入到加工基板的下端面上的定位销固定孔。


6.根据权利要求5所述的极坐标同轴送粉式增材制造设备，其特征在于：所述加工主轴为圆柱形结构，在其中间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瀚宁，苏卫星，何茂伟，王正方，朱显著，朱广为，
申请(专利权)人：天津斯沃姆科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12