[发明专利]激光选区熔化SLM成形、后处理一体化装置及加工方法

说明书

本发明属于金属激光选区熔化技术领域，具体技术方案为：激光选区熔化SLM成形、后处理一体化装置及加工方法，包括成形室，成形室内布置有成形缸整体置换装置、送粉铺粉装置、激光加工装置、机加工装置、激光切割装置、热处理装置和砂型喷砂处理装置，激光切割装置和热处理装置分置激光加工装置的两侧，机加工装置置于激光加工装置的下方，砂型喷砂处理装置置于热处理装置的下方，成形室内设有升降机构，升降机构的顶部依次连接有成形台和基板，零件在基板上固定后依次进行打印、吸粉、热处理、机加工、喷砂、激光切割和换件，同一设备中多机协调工作，直接一次制造终端零件，生产效率高，成形精度好，大大改善了零件的综合机械性能。

技术领域

本发明属于金属零件快速成形技术领域，具体涉及一种大型SLM3D无人化操作打印设备。

背景技术

激光选区熔化SLM成形技术是金属零件直接成形的一项主要技术，是快速成形技术的进一步发展。该技术以数字模型文件为基础，选用激光束作为能量源，运用粉末状金属等可粘合材料，根据三维CAD切片模型中规划好的路径，通过逐层扫描打印的方式来构造物体。打印过程中金属粉末完全熔化、散热凝固从而达到冶金结合的效果。因此，该技术可以直接打印出传统技术无法制造的、具有复杂结构形状的金属零件，被广泛应用于航空航天、模具制造等领域。

目前的成形技术主要存在以下缺陷：

一、后处理集成度低，无法实现一次直接终端成形，影响生产效率。现有装置在零件打印结束后，需要后续进行热处理、机加工、切割等多道工序协同才能投入最终使用，无法实现一次直接终端成形，同时，该后处理工序仍局限于单机独立工作，集成度较低，极大影响零件的生产效率。

二、零件从成形室中取出后，后处理工序在不同的设备中需要进行多次定位和校准，而不同的设备定位精度有限，导致定位误差累积，导致工件最后的成形精度只能达到0.05mm左右，无法更进一步地提升精度。

三、零件内部存在残余应力，影响工件加工性能。从成形缸内取出的零件存在内部残余应力，造成零件强度和硬度较大，在后续机加工过程容易造成零件翘曲等缺陷。

发明内容

为解决现有技术存在的后处理集成度低、无法实现一次直接终端成形的技术问题，本发明采用成形及后处理一体化装置，在现有设备的基础上，将后处理多道工序进行整合优化，实现将热处理装置、自动切割装置、机加工和喷砂处理装置集成到成形模块中，同一设备中多机协调工作，直接一次制造终端零件，生产效率高，成形精度好，大大改善了零件的综合机械性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：激光选区熔化SLM成形、后处理一体化装置，包括成形室，成形室内布置有成形缸整体置换装置，该装置设有竖直升降机构、滑轨、伺服电机和红外传感，可通过滑轨和竖直升降机构实现零件自动取出和新基板的置换，置换工作受红外传感控制，所述红外传感受中央处理系统调控。

成形室的底腔内装有送粉铺粉装置，送粉铺粉装置包括布置在成形台两侧的吸粉装置，吸粉装置不限于两个，可设置多个，以提高粉末回收效率。吸粉装置通过输粉管依次与真空压差输粉机、临时储粉筒的进料口相连通，临时储粉筒的出料口通过管道与筛粉机、集粉箱的进料口相连通，集粉箱的出料口通过管道与储粉箱的进料口相连通，储粉箱的出料口与送粉机构相连通，送粉机构固定在成形室的顶部，送粉机构的出料口朝向零件布置。

成形室的顶腔内装有激光加工装置、机加工装置、激光切割装置、热处理装置和砂型喷砂处理装置，激光切割装置和热处理装置分置激光加工装置的两侧，机加工装置置于激光加工装置的下方，砂型喷砂处理装置置于热处理装置的下方。

激光加工装置的加工端朝下布置。

机加工装置包括平行布置的两根竖向滑轨，竖向滑轨上装有滑轨电机，两个滑轨电机之间通过横向滑轨相连，两个滑轨电机驱动横向滑轨在竖向滑轨上竖向移动。