一種電子束復合增材制造裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電子束復合增材制造裝置，包括控制系統、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發射/聚焦裝置，還包括：基座、送絲機構及銑削頭。本發明將電子束熔絲成型和機械加工復合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結合，充分利用電子束快速成型優點的同時，通過復合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統二次裝夾所帶來的問題，實現了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產周期，降低了生產成本，為批量生產提供了設備支持。
【專利說明】
一種電子束復合増材制造裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及增材制造領域，尤其涉及一種電子束復合增材制造裝置。
【背景技術】
[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術。目前存在的金屬增材制造技術主要有兩種方法:一種是采用粉末熔融燒結，如激光選區熔敷(燒結)，電子束選區熔化;另一種是采用金屬絲熔融堆疊，如電子束熔絲成型技術。
[0003]電子束熔絲成型技術成型速度快，工藝簡單，較其他方式存在一定的優勢。但是，該技術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，傳統做法是將電子束熔絲成型技術成型的零件，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構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。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，有必要針對上述電子束熔絲成型技術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，提供一種電子束復合增材制造裝置。
[0005]本發明提供的一種電子束復合增材制造裝置，包括控制系統、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發射/聚焦裝置，還包括:基座、送絲機構及銑削頭;所述基座設置于所述工作腔內，上方設置有加工平臺，所述加工平臺可多方向的移動或轉動，所述電子束發射/聚焦裝置、送絲機構以及銑削頭設置在所述加工平臺上方，所述送絲機構將金屬絲送至所述加工平臺上方，所述電子束發射/聚焦裝置對位于所述送絲機構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，還可進行水平旋轉及豎直平面翻轉。
[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，所述銑削頭設置在所述工作腔內，包括銑削刀具以及轉動布置的轉動軸;所述轉動軸連接外部驅動電機，所述銑削刀具連接有由驅動電機驅動轉動的連接軸，所述連接軸轉動穿設于轉動軸中。
[0009]在其中的一個實施方式中，所述裝置還包括真空系統;所述真空系統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，所述散熱系統用于對所述銑削頭通過循環的惰性氣體進行散熱冷卻。
[0011]在其中的一個實施方式中，所述散熱系統包括保護氣體管路和刀頭吹氣系統;所述保護氣體管路和刀頭吹氣系統連通，均連通惰性氣體源，內部均充有惰性氣體，所述保護氣體管路為機械加工過程提供氣體保護環境，所述吹氣系統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]本發明電子束復合增材制造裝置，將電子束熔絲成型和機械加工復合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結合，充分利用電子束快速成型優點的同時，通過復合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統二次裝夾所帶來的問題，實現了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產周期，降低了生產成本，為批量生產提供了設備支持。
[0014]同時，真空系統的存在為獲得高質量零件提供了條件，避免了所成型零部件內部空洞無法消除的問題。散熱系統的設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量零件的獲得。
【附圖說明】
[0015]圖1是一個實施例中電子束復合增材制造裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0017]圖1是一個實施例中的電子束復合增材制造裝置的結構圖，如圖1所示，該電子束復合增材制造裝置包括控制系統100、電子槍200和工作腔300，電子槍200下方具有電子束發射/聚焦裝置，還包括:基座400、送絲機構500、銑削頭600、真空系統700以及散熱系統800。基座400設置于工作腔300內，上方設置有加工平臺410，加工平臺410可多方向的移動或轉動。電子束發射/聚焦裝置、送絲機構500以及銑削頭600設置在加工平臺410上方。送絲機構500將金屬絲送至加工平臺410上方。電子束發射/聚焦裝置對位于送絲機構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700在需要抽真空時對工作腔300抽真空。散熱系統800用于對銑削頭600通過循環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，可進行水平旋轉及豎直平面翻轉。即以加工平臺410平面為水平面構建坐標系，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)及C軸(豎直平面)旋轉。這樣就使得加工平臺410可調整至任意姿態、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、升降，完成全方位銑削加工。
[0019]銑削頭600設置在工作腔300內，包括銑削刀具以及轉動布置的轉動軸，轉動軸連接外部驅動電機。銑削刀具連接有由驅動電機驅動轉動的連接軸，連接軸轉動穿設于轉動軸中。
[0020]真空系統700在電子束發射/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內達到規定壓強，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700的存在為高質量零件的獲得提供了條件，避免了所成型零部件的一些內部空洞無法消除的問題。
[0021]散熱系統800包括有保護氣體管路810和刀頭吹氣系統820，保護氣體管路810和刀頭吹氣系統820連通，均連通惰性氣體源，內部均充有惰性氣體，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，且持續充入。由于有散熱系統800提供循環的惰性氣體，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按規劃路徑移動到銑削頭600下方，旋轉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合到一起，將電子束熔絲成型和機械加工減材結合，充分利用電子束快速成型優點的同時，通過復合機械加工改善了零件的精度和表面光潔度，克服傳統二次裝夾所帶來的問題，實現了零件從無到有直至精度合格的一次性的生產過程，得到高精度的零件，整體縮短了零件的生產周期，降低了生產成本，為批量生產提供了設備支持。
[0023]同時，真空系統的存在為獲得高質量零件提供了條件。散熱系統的設置能夠及時為機械加工頭進行散熱，進一步的保證了高質量零件的獲得。
[0024]以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電子束復合增材制造裝置，包括控制系統、電子槍和工作腔，所述電子槍下方具有電子束發射/聚焦裝置，其特征在于，還包括:基座、送絲機構及銑削頭;所述基座設置于所述工作腔內，上方設置有加工平臺，所述加工平臺可多方向的移動或轉動，所述電子束發射/聚焦裝置、送絲機構以及銑削頭設置在所述加工平臺上方，所述送絲機構將金屬絲送至所述加工平臺上方，所述電子束發射/聚焦裝置對位于所述送絲機構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.根據權利要求1所述的電子束復合增材制造裝置，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，還可進行水平旋轉及豎直平面翻轉。3.根據權利要求1所述的電子束復合增材制造裝置，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.根據權利要求1所述的電子束復合增材制造裝置，其特征在于，所述銑削頭設置在所述工作腔內，包括銑削刀具以及轉動布置的轉動軸;所述轉動軸連接外部驅動電機，所述銑削刀具連接有由驅動電機驅動轉動的連接軸，所述連接軸轉動穿設于轉動軸中。5.根據權利要求1所述的電子束復合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括真空系統;所述真空系統在需要抽真空時對所述工作腔抽真空。6.根據權利要求5所述的電子束復合增材制造裝置，其特征在于，所述裝置還包括散熱系統，所述散熱系統用于所述銑削頭通過循環的惰性氣體進行散熱冷卻。7.根據權利要求6所述的電子束復合增材制造裝置，其特征在于，所述散熱系統包括保護氣體管路和刀頭吹氣系統;所述保護氣體管路和刀頭吹氣系統連通，均連通惰性氣體源，內部均充有惰性氣體，所述保護氣體管路為機械加工過程提供氣體保護環境，所述吹氣系統用于對銑削頭進行散熱冷卻。8.根據權利要求7所述的電子束復合增材制造裝置，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
【發明人】郭光耀
【申請人】西安智熔金屬打印系統有限公司