一種電子束復(fù)合增材制造裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括：基座、送絲機構(gòu)及銑削頭。本發(fā)明將電子束熔絲成型和機械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點的同時，通過復(fù)合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來的問題，實現(xiàn)了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
【專利說明】
一種電子束復(fù)合増材制造裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種電子束復(fù)合增材制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù)。目前存在的金屬增材制造技術(shù)主要有兩種方法:一種是采用粉末熔融燒結(jié)，如激光選區(qū)熔敷(燒結(jié))，電子束選區(qū)熔化;另一種是采用金屬絲熔融堆疊，如電子束熔絲成型技術(shù)。
[0003]電子束熔絲成型技術(shù)成型速度快，工藝簡單，較其他方式存在一定的優(yōu)勢。但是，該技術(shù)采用熔滴過渡或者直接將絲材(金屬絲)送入熔池，其中熔滴過渡或熔絲由于來不及熔化造成斷絲等，可能存在零件表面光潔度不足，尺寸精度存在誤差等缺陷，難以制造出精度較高的零件，僅能用于毛坯的制造。為解決這一問題，傳統(tǒng)做法是將電子束熔絲成型技術(shù)成型的零件，再放入機床進行二次加工以達到要求精度。但二次加工時，零件參考點由于坐標變化無法精確定位、完全成型后部分面不能進行加工以及薄壁結(jié)構(gòu)件加工時無支撐面造成變形等缺點，不能很好的進行二次加工，無法得到高精度的零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要針對上述電子束熔絲成型技術(shù)難以制造出精度較高的零件、二次加工存在多種缺陷，也無法得到精度高零件的問題，提供一種電子束復(fù)合增材制造裝置。
[0005]本發(fā)明提供的一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括:基座、送絲機構(gòu)及銑削頭;所述基座設(shè)置于所述工作腔內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺，所述加工平臺可多方向的移動或轉(zhuǎn)動，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機構(gòu)以及銑削頭設(shè)置在所述加工平臺上方，所述送絲機構(gòu)將金屬絲送至所述加工平臺上方，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置對位于所述送絲機構(gòu)前端的金屬絲進行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，所述銑削頭在近似形體需要機械加工時，對所述加工平臺傳送來的近似形體進行銑削加工。
[0006]在其中的一個實施方式中，所述加工平臺以加工平臺平面為水平面，可進行前后、左右及豎直上下移動，還可進行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。
[0007]在其中的一個實施方式中，所述加工平臺沿左右方向移動到所述銑削頭定點位置，完成全方位銑削加工。
[0008]在其中的一個實施方式中，所述銑削頭設(shè)置在所述工作腔內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動布置的轉(zhuǎn)動軸;所述轉(zhuǎn)動軸連接外部驅(qū)動電機，所述銑削刀具連接有由驅(qū)動電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的連接軸，所述連接軸轉(zhuǎn)動穿設(shè)于轉(zhuǎn)動軸中。
[0009]在其中的一個實施方式中，所述裝置還包括真空系統(tǒng);所述真空系統(tǒng)在需要抽真空時對所述工作腔抽真空。
[0010]在其中的一個實施方式中，所述裝置還包括散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)用于對所述銑削頭通過循環(huán)的惰性氣體進行散熱冷卻。
[0011]在其中的一個實施方式中，所述散熱系統(tǒng)包括保護氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng);所述保護氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng)連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，所述保護氣體管路為機械加工過程提供氣體保護環(huán)境，所述吹氣系統(tǒng)用于對銑削頭進行散熱冷卻。
[0012]在其中的一個實施方式中，所述惰性氣體為氬氣或氮氣。
[0013]本發(fā)明電子束復(fù)合增材制造裝置，將電子束熔絲成型和機械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點的同時，通過復(fù)合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來的問題，實現(xiàn)了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
[0014]同時，真空系統(tǒng)的存在為獲得高質(zhì)量零件提供了條件，避免了所成型零部件內(nèi)部空洞無法消除的問題。散熱系統(tǒng)的設(shè)置能夠及時為機械加工過程進行散熱，進一步的保證了高質(zhì)量零件的獲得。
【附圖說明】
[0015]圖1是一個實施例中電子束復(fù)合增材制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、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，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]圖1是一個實施例中的電子束復(fù)合增材制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該電子束復(fù)合增材制造裝置包括控制系統(tǒng)100、電子槍200和工作腔300，電子槍200下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，還包括:基座400、送絲機構(gòu)500、銑削頭600、真空系統(tǒng)700以及散熱系統(tǒng)800?；?00設(shè)置于工作腔300內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺410，加工平臺410可多方向的移動或轉(zhuǎn)動。電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機構(gòu)500以及銑削頭600設(shè)置在加工平臺410上方。送絲機構(gòu)500將金屬絲送至加工平臺410上方。電子束發(fā)射/聚焦裝置對位于送絲機構(gòu)500前端的金屬絲進行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體(待制造出的零件)。銑削頭600在近似形體需要機械加工時，對加工平臺410傳送來的近似形體進行銑削加工。真空系統(tǒng)700在需要抽真空時對工作腔300抽真空。散熱系統(tǒng)800用于對銑削頭600通過循環(huán)的惰性氣體進行散熱冷卻。
[0018]該實施例中，加工平臺410以加工平臺410平面為水平面，可進行前后、左右及豎直上下移動，可進行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。即以加工平臺410平面為水平面構(gòu)建坐標系，加工平臺410可沿X軸(左右)、Y軸(前后)及Z軸(豎直上下)移動，還可進行A軸(水平旋轉(zhuǎn))及C軸(豎直平面)旋轉(zhuǎn)。這樣就使得加工平臺410可調(diào)整至任意姿態(tài)、角度和傾斜度，便于金屬絲進行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，也便于銑削加工。在近似形體需要機械加工時，加工平臺410沿X軸(左右)方向移動到銑削頭600定點位置，通過傾斜、回轉(zhuǎn)、升降，完成全方位銑削加工。
[0019]銑削頭600設(shè)置在工作腔300內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動布置的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸連接外部驅(qū)動電機。銑削刀具連接有由驅(qū)動電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的連接軸，連接軸轉(zhuǎn)動穿設(shè)于轉(zhuǎn)動軸中。
[0020]真空系統(tǒng)700在電子束發(fā)射/聚焦裝置對金屬絲進行熔融堆疊之前，開始工作使工作腔300內(nèi)達到規(guī)定壓強，并且在近似形體機械加工之后對工作腔300再次進行抽真空工作。這樣，真空系統(tǒng)700的存在為高質(zhì)量零件的獲得提供了條件，避免了所成型零部件的一些內(nèi)部空洞無法消除的問題。
[0021]散熱系統(tǒng)800包括有保護氣體管路810和刀頭吹氣系統(tǒng)820，保護氣體管路810和刀頭吹氣系統(tǒng)820連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，分別用于為機械加工過程提供氣體保護環(huán)境以及對銑削頭600進行散熱冷卻。進一步的，惰性氣體可以為氬氣，氮氣或其他惰性氣體及其混合物，且持續(xù)充入。由于有散熱系統(tǒng)800提供循環(huán)的惰性氣體，為銑削頭600進行散熱冷卻，帶走熱量，有利于近似形體的形成。
[0022]該電子束復(fù)合增材制造裝置，在需要進行機械加工時，由加工平臺410按規(guī)劃路徑移動到銑削頭600下方，旋轉(zhuǎn)傾斜待加工面到銑削頭600定點位置。由銑削頭600對近似形體進行加工，從而將電子束熔絲成型和機械加工復(fù)合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結(jié)合，充分利用電子束快速成型優(yōu)點的同時，通過復(fù)合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統(tǒng)二次裝夾所帶來的問題，實現(xiàn)了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產(chǎn)過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，為批量生產(chǎn)提供了設(shè)備支持。
[0023]同時，真空系統(tǒng)的存在為獲得高質(zhì)量零件提供了條件。散熱系統(tǒng)的設(shè)置能夠及時為機械加工頭進行散熱，進一步的保證了高質(zhì)量零件的獲得。
[0024]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電子束復(fù)合增材制造裝置，包括控制系統(tǒng)、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發(fā)射/聚焦裝置，其特征在于，還包括:基座、送絲機構(gòu)及銑削頭;所述基座設(shè)置于所述工作腔內(nèi)，上方設(shè)置有加工平臺，所述加工平臺可多方向的移動或轉(zhuǎn)動，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置、送絲機構(gòu)以及銑削頭設(shè)置在所述加工平臺上方，所述送絲機構(gòu)將金屬絲送至所述加工平臺上方，所述電子束發(fā)射/聚焦裝置對位于所述送絲機構(gòu)前端的金屬絲進行多方位的熔融堆疊形成單層或多層近似形體，所述銑削頭在近似形體需要機械加工時，對所述加工平臺傳送來的近似形體進行銑削加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述加工平臺以加工平臺平面為水平面，可進行前后、左右及豎直上下移動，還可進行水平旋轉(zhuǎn)及豎直平面翻轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述加工平臺沿左右方向移動到所述銑削頭定點位置，完成全方位銑削加工。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述銑削頭設(shè)置在所述工作腔內(nèi)，包括銑削刀具以及轉(zhuǎn)動布置的轉(zhuǎn)動軸;所述轉(zhuǎn)動軸連接外部驅(qū)動電機，所述銑削刀具連接有由驅(qū)動電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的連接軸，所述連接軸轉(zhuǎn)動穿設(shè)于轉(zhuǎn)動軸中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括真空系統(tǒng);所述真空系統(tǒng)在需要抽真空時對所述工作腔抽真空。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)用于所述銑削頭通過循環(huán)的惰性氣體進行散熱冷卻。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)包括保護氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng);所述保護氣體管路和刀頭吹氣系統(tǒng)連通，均連通惰性氣體源，內(nèi)部均充有惰性氣體，所述保護氣體管路為機械加工過程提供氣體保護環(huán)境，所述吹氣系統(tǒng)用于對銑削頭進行散熱冷卻。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束復(fù)合增材制造裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氮氣。
【文檔編號】B23P23/04GK105945578SQ201610325928
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】郭光耀
【申請人】西安智熔金屬打印系統(tǒng)有限公司