一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置，它包括控制柜

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置及方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置及方法
。

技术介绍

[0002]增材制造技术已广泛应用在加工制造领域，该技术不需要模具就可以使工件在基板上直接成形，根据设计的数模将工件一层一层制造出来
。
[0003]制造陶瓷刀具的传统方法如下：刀柄的加工流程为：剪板开料
—
冲坯
—
冲眼
—
调直
—
迫刀
—
热处理
—
水磨
—
打砂
—
抛光；刀片的加工流程为：开刃口
—
打披锋
—
钉刀
—
注塑
—
批水口
—
改刀
—
打水磨砂带
—
除蜡
—
表面处理
。
从上面可以看出，陶瓷刀具的传统制造存在着下面问题：一
、
刀柄在剪板开料冲坯时需要使用模具，成本较高；二
、
整个制造过程复杂，生产周期长；三
、
由于制造工序较多，因此陶瓷刀具的刀柄毛坯需要预留较多的加工量，造成材料的浪费；四
、
刀片和刀柄之间焊接在一起，容易分离；五
、
刀片材料的成分固定，如果陶瓷含量太高，刀片脆性太大；陶瓷含量太低，刀片韧性则不足
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置及方法，当装置工作时，激光头按照设定好的增材路径进行增材制造，很快地得到近净成形的刀具，实现了刀具的快速批量化制造
。
同时，进行刀片增材时，送粉器输送的粉末为不同比例的陶瓷颗粒与金属颗粒的混合粉末，使刀片由两侧到心部具有不同含量的陶瓷颗粒，既保证了刀片具有足够的耐磨性以及韧度，又具有一定的硬度
。
[0005]本专利技术一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置，它包括控制柜
、
机器人
、
激光发生器
、
送粉器
、
水冷系统
、
显示器
、
保护气瓶
、
激光测量装置
、
操作室
、
基板
、
激光头；控制柜与机器人电连接，机器人的手臂夹持激光头的上部，激光发生器
、
送粉器
、
水冷系统分别通过导线或导管与激光头连接，操作室为透明箱体，激光测量装置设置在操作室的观察口处，激光测量装置与显示器电相连，保护气瓶通过管道与操作室相连，基板设置在操作室内，激光头的下部位于操作室内且在基板的上面
。
[0006]其中，控制柜用于控制机器人行走，机器人通过手臂夹持激光头的上部带动激光头运动；送粉器用于将粉末输送到基板的表面上；激光发生器用于产生激光束并传输至激光头，使基板上的粉末熔化，冷却凝固后得到刀具毛坯；水冷系统通过进水
、
出水两条管道与激光头相连，形成去离子水的冷却循环系统，即去离子水从水冷系统内通过进水口流入激光头后再由出水口流入水冷系统内，以降低激光头工作时的温度；保护气瓶用于将保护气输送到操作室的内部；激光测量装置实时监测基板表面增材过程中得到的刀具的毛坯尺寸，并将数据实时反馈显示在显示器的屏幕上
。
[0007]其中，送粉器与
KUKA
机器人联动，通过机器人的控制面板程序可实现机器人和送粉器中两个粉桶转速的调节
。
[0008]本专利技术一种增材制造梯度陶瓷刀具的方法，它包括如下步骤：一
、
前期准备；二
、
确定增材路径：三
、
增材前准备；四
、
增材制造刀柄；五
、
增材制造刀片；六
、
精加工刀具
。
[0009]本专利技术一种增材制造梯度陶瓷刀具的方法具体为：
[0010]一
、
前期准备：清理基板的表面；烘干金属粉末；
[0011]二
、
确定增材路径：根据刀柄的尺寸及表面形状，规划增材过程中的扫描路径，并设定沿水平方向
(
即长
、
宽方向
)
上的增材区域各边界均比规定值宽
2mm
，沿竖直方向
(
即高度方向
)
比规定值高
1mm
；
[0012]三
、
增材前准备：首先打开保护气瓶往操作室内通入保护气体，接着打开水冷系统
、
激光发生器，在送粉器中的两个粉桶中分别装入金属粉末
、
陶瓷粉末后打开送粉器；
[0013]四
、
增材制造刀柄：按照步骤二中确定好的刀柄扫描路径增材制造刀柄，增材过程中激光测量装置实时测量增材得到的刀柄的厚度，当厚度达到设定要求时，暂停增材；
[0014]五
、
增材制造刀片：根据刀片的形状，设定由刀片中心沿前刀面向主切削刃环形增材，其中刀片中心增材所输送的粉末为与刀柄相同材料的金属粉末；之后每向外扩展一次，装有陶瓷粉末粉桶的转速增大
10
％，装有金属粉末粉桶的转速减小
10
％；增材过程中激光测量装置实时测量刀片的尺寸，当刀片的长度和宽度比规定值大
1mm
时，第一层增材完成；之后抬升激光头，重复上一层增材所述操作；当刀片的高度比规定值大
1mm
时，结束增材；依次关闭各增材设备；
[0015]六
、
精加工刀具：使用线切割设备将刀具的毛坯从基板的上面切下，然后对刀具毛坯进行加工，当刀具的毛坯各边界尺寸达到规定值时，用砂轮对刀具的毛坯进行开刃，得到梯度陶瓷刀具
。
[0016]进一步地，步骤一中：使用铁刷刷洗基板的表面，去除其表面的污物及氧化物薄膜，并用酒精溶液清洗然后吹干；同时在烘干机中烘干金属粉末
。
[0017]进一步地，步骤三中：保护气瓶预先往操作室内通入
5min
的
99.99
％
Ar
，，以排尽操作室腔体内的空气使腔内为真空，从而保证增材制造的质量
。
[0018]进一步地，步骤四中：当暂停增材时，保护气瓶
、
水冷系统持续工作，送粉器
、
激光发生器停止工作
。
[0019]进一步地，步骤五中：在制造刀片的过程中，送粉器中两个粉桶的总转速不变，随着装有陶瓷粉末粉桶的转速的增大
、
装有金属粉末粉桶的转速的减小，混合粉末中陶瓷颗粒的含量逐渐地增多
。
[0020]进一步地，步骤六中：对刀具毛坯的加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种增材制造梯度陶瓷刀具的装置，其特征是：它包括控制柜
(1)、
机器人
(2)、
激光发生器
(3)、
送粉器
(4)、
水冷系统
(5)、
显示器
(6)、
保护气瓶
(7)、
激光测量装置
(8)、
操作室
(9)、
基板
(10)、
激光头
(12)
；控制柜
(1)
与机器人
(2)
电连接，机器人
(2)
的手臂夹持激光头
(12)
的上部，激光发生器
(3)、
送粉器
(4)、
水冷系统
(5)
分别通过导线或导管与激光头
(12)
连接，操作室
(9)
为透明箱体，激光测量装置
(8)
设置在操作室
(9)
的观察口处，激光测量装置
(8)
与显示器
(6)
电相连，保护气瓶
(7)
通过管道与操作室
(9)
相连，基板
(10)
设置在操作室
(9)
内，激光头
(12)
的下部位于操作室
(9)
内且在基板
(10)
的上面
。2.
根据权利要求1所述的装置，其特征是：控制柜
(1)
用于控制机器人
(2)
行走，机器人
(2)
通过手臂夹持激光头
(12)
的上部带动激光头运动；送粉器
(4)
用于将粉末输送到基板
10()
的表面上；激光发生器
(3)
用于产生激光束并传输至激光头
(12)
，使基板
(10)
上的粉末熔化，冷却凝固后得到刀具毛坯
(11)
；水冷系统
(5)
通过进水
、
出水两条管道与激光头
(12)
相连，形成去离子水的冷却循环系统，即去离子水从水冷系统
(5)
内通过进水口流入激光头
(12)
后再由出水口流入水冷系统
(5)
内，以降低激光头
(12)
工作时的温度；保护气瓶
(7)
用于将保护气输送到操作室
(9)
的内部；激光测量装置
(8)
实时监测基板
(10)
表面增材过程中得到的刀具
(11)
的毛坯尺寸，并将数据实时反馈显示在显示器
(6)
的屏幕上
。3.
根据权利要求1所述的装置，其特征是：送粉器
(4)
与
KUKA
机器人
(2)
联动，通过机器人的控制面板程序可实现机器人
(2)
和送粉器
(4)
中两个粉桶转速的调节
。4.
一种增材制造梯度陶瓷刀具的方法，它包括如下步骤：一
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东保，董振启，王星，李申申，陈相君，娄家佳，蔡绪康，占小红，王磊磊，
申请(专利权)人：泰尔安徽工业科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：